Jaksollisen taulukon p-elementit sisältävät elementtejä, joilla on valenssi p-alataso. Nämä elementit sijaitsevat III, IV, V, VI, VII, VIII ryhmissä, pääalaryhmissä. Jakson aikana atomien kiertoradan säteet pienenevät atomiluvun kasvaessa ja yleensä kasvavat. Alkuaineiden alaryhmissä elementtimäärän kasvaessa atomien koot yleensä kasvavat ja pienenevät. p-ryhmän III elementit Ryhmän III p-elementtejä ovat gallium Ga, indium In ja tallium Tl. Näiden alkuaineiden luonteeltaan boori on tyypillinen ei-metalli, loput ovat metalleja. Alaryhmän sisällä on jyrkkä siirtymä ei-metallista metalleihin. Boorin ominaisuudet ja käyttäytyminen ovat samankaltaisia, mikä johtuu jaksollisen järjestelmän elementtien diagonaalista affiniteetista, jonka mukaan jakson siirtyminen oikealle aiheuttaa ei-metallisen luonteen lisääntymisen ja alaspäin ryhmässä - metallisia, siksi ominaisuuksiltaan samanlaiset alkuaineet osoittautuvat sijaitseville vinosti vierekkäin, esimerkiksi Li ja Mg, Ber ja Al, B ja Si.
Ryhmän III p-elementtien valenssialatasojen elektronirakenne perustilassa on muotoa ns 2 np 1. Lisäksi boori ja kolmiarvoinen yhdiste, gallium ja indium voivat muodostaa yhdisteitä +1:n kanssa, ja talliumille jälkimmäinen on varsin tyypillistä.
p-VIII-ryhmän elementit Ryhmän VIII p-elementtejä ovat helium He, neon Ne, argon Ar, krypton Kr, ksenon Xe ja radon Rh, jotka muodostavat pääalaryhmän. Näiden alkuaineiden atomeilla on täydelliset ulkoiset elektronikerrokset, joten niiden atomien valenssialitasojen elektroninen konfiguraatio perustilassa on muotoa 1s 2 (He) ja ns 2 np 6 (muut alkuaineet). Elektronisten konfiguraatioiden erittäin korkeasta stabiilisuudesta johtuen niille on yleensä ominaista korkea ionisaatioenergia ja kemiallinen inertisyys, joten niitä kutsutaan jalokaasuiksi (inertiksi). Vapaassa tilassa ne esiintyvät atomien (monatomisten molekyylien) muodossa. Heliumin (1s 2), neonin (2s 2 2p 6) ja argonin (3s 2 3p 6) atomeilla on erityisen vakaa elektronirakenne, joten valenssityyppiset yhdisteet ovat niille tuntemattomia.
Kryptoni (4s 2 4p 6), ksenon (5s 2 5p 6) ja radon (6s 2 6p 6) eroavat aikaisemmista jalokaasuista suuremmilla atomikooilla ja vastaavasti pienemmillä ionisaatioenergioilla. Ne pystyvät muodostamaan yhdisteitä, joiden vastustuskyky on usein heikko.
Ryhmän III-A p-alkuaineita ovat boori B alumiini Al ja galliumperheen alkuaineet - gallium Ga, indium In, tallium Tl.
Järjestysluvun kasvaessa atomien ionisaatioenergia pienenee ja III-A-ryhmän elementtien metalliset ominaisuudet, kuten muissa pääalaryhmissä, paranevat huomattavasti. Joten boorioksidilla on hapan luonne, Al:n, galliumin ja indiumin oksidit ovat amfoteerisia, ja niiden emäksiset ominaisuudet kasvavat vähitellen ja talliumoksidi on emäksistä.
Boori on ei-metalli, tallium on tyypillinen metallielementti. Näiden alkuaineiden metalliset ominaisuudet ovat vähemmän ilmeisiä kuin vastaavissa pääalaryhmissä (IIA ja erityisesti IA-ryhmät). Boorin epämetallisuus vastaa sen asemaa jaksollisessa taulukossa berylliumin ja hiilen välillä ja diagonaalisesti piin vieressä; siksi boorilla on yhtäläisyyksiä paitsi Al:n, myös piin kanssa.
Hapetustilat: +3, -3, +1, -1. Talliumille stabiileimpia yhdisteitä ovat ne, joiden hapetusaste on +1. Elektroniset kaavat B, Al, Ga, In ja Tl B - 2 s 22 p 1 Al - 3 s 23 p 1 Ga - 4 s 23 p 104 p 1 in - 5 s 24 d 105 p 1 Tl - 6 s 24 f 145 d 106 p 1
Boorin löytämisen ja tuotannon historia. Alkuaineen nimi ilmestyi tuhat vuotta ennen sen löytämistä, alkemian aikana tämä oli booraksin nimi. Ensimmäisen raportin boorin saamisesta teki vuonna 1808 kaksi tutkijaa kahdessa maassa samanaikaisesti: Gay-Lussac Ranskassa ja Humphrey Davy Englannissa. Tuloksena saadut tuotteet olivat niin erilaisia, että ne vaikuttivat eri aineilta.
Myöhemmin, vuonna 1856, kemistit A. Deville ja F. Weller huomasivat, että booria voi olla kahdessa eri muunnelmassa: kiteisenä ja amorfisena. Molemmat modifikaatiot voidaan saada vaikuttamalla aktiivisten metallien booriyhdisteisiin: t B 2 O 3 + 2 Al → Al 2 O 3 + 2 B kiteinen H 3 BO 3 + 3 Na → 3 Na. OH + Bamorfinen
Kiistat puhtaan boorin ominaisuuksista eivät laantuneet noin 100 vuoteen sen ensimmäisen eristämisen jälkeen. Vuonna 1892 ranskalainen tiedemies Henri Moisson tarkasti Gayn työn. Lussac, Devi, Velera havaitsivat, että heidän hankkimansa aineet sisälsivät vain 70 % booria. Puhdas boori saatiin vuonna 1908 pelkistämällä boorikloridia sähkökaaressa: t 2 BCl 3 + 3 H 2 → 2 B + 6 HCl
Tällä hetkellä Bkiteistä saadaan samalla tavalla kuin halogenidien pelkistys vedyllä: t 2 BBr 3 + 3 H 2 → 2 B + 6 HBr
Tekninen Bamorphic saadaan boorihapon lämpöhajoamisen aikana muodostuneen boorianhydridin Mg lämpöpelkistys. Tekniikkaa ehdotti A. Moisson: t 2 H 3 BO 3 → B 2 O 3 + 3 H 2 O t 3 Mg + B 2 O 3 → 3 Mg. O + 2 B
BOR. Sisältö sisään maapallon kuori on 3 · 10 -4 %. Ei esiinny vapaassa tilassa. Perusmineraalit: Na 2 B 4 O 7 · 10 H 2 O - booraksi H 3 BO 3 - boorihappo Boorin amorfinen muoto - ruskea, kiteinen - musta. Boorin kidehila on vahva, kovuudellaan toiseksi timantin jälkeen.
Boori on ensimmäinen p-alkuaine alkuaineiden jaksollisessa taulukossa. Atomin elektronikuoren rakenne virittymättömässä tilassa: 2 p 2 s 1 s Virittyneessä tilassa: 2 p 2 s 1 s
Huoneenlämmössä boori on inerttiä ja on suoraan vuorovaikutuksessa fluorin kanssa muodostaen BF 3:a, jossa tapahtuu sp 2 -hybridisaatiota, orbitaalit sijaitsevat 120º kulmassa. Kuumennettaessa (400 -700 ºС) O 2, S, kloori ja jopa typpi (yli 1200 ºС) hapettuvat. Boori ei ole vuorovaikutuksessa vedyn kanssa.
Boori ei liukene happoihin, jotka eivät ole hapettavia aineita. Se on vuorovaikutuksessa kuumennettaessa kons. H 2 SO 4, HNO 3, aqua regia. 2 B + 3 H 2 SO 4 (k) → 2 H 3 BO 3 + 3 SO 2 B + 3 HNO 3 (k) → H 3 BO 3 + 3 NO 2 Bkide ei reagoi alkaliliuosten kanssa. Vamorphn on vuorovaikutuksessa heidän pitoisuutensa kanssa. ratkaisuja. 550 ° 2 B + 3 H 2 O B 2 O 3 + 3 H 2
Kun booria kuumennetaan halogeeneilla, saadaan halogenideja: BF 3, BCl 3: kaasut BBr 3: neste BI 3: kiteinen aine Boorihalogenidit vuorovaikuttavat aktiivisesti veden kanssa: BBr 3 + 3 HOH → H 3 BO 3 + 3 HBr
Aineita, jotka reagoivat palautumattomasti veden kanssa muodostaen kaksi happoa, joista toinen on halogenidi, kutsutaan happohalogenideiksi. Siten boorihalogenidit ovat boorihappohalogenideja. Lasimaisen boorisulfidin hydrolyysin aikana: B 2 S 3 + 6 H 2 O → 2 H 3 BO 3 + 3 H 2 S
Kuumennettaessa boori reagoi monien metallien kanssa muodostaen borideja. Nämä ovat kiteisiä tulenkestäviä aineita. Lähes kaikille d-alkuaineiden borideille on ominaista erittäin korkea kovuus ja tulenkestävyys, kemiallinen inertisyys. S-alkuaineiden boridit (Mg. B 2, Mg 3 B 2) ovat reaktiivisia: t 2 B + 3 Mg → Mg 3 B 2
Useimmat metallit muodostavat synteesiolosuhteista riippuen erilaisia borideja. Laimean HCl:n vaikutuksesta Mg-boridiin saadaan boorihydridiä (boorihydridiä tai boraania): 6 Mg. B2 + 12 HCl → H2 + B4H10 + 6 Mg. Cl 2 + 8 B Mg 3 B 2 + 6 H 2 O → B 2 H 6 + 3 Mg (OH) 2
Boorin yksinkertaisimpia vetyyhdisteitä, BH 3, ei ole olemassa normaaleissa olosuhteissa. Eristetyistä vapaassa tilassa olevista boorihydrideistä, joiden koostumus on Bn. Hn + 4 ja Bn. Hn + 6 yksinkertaisimmat ovat: B 2 H 6, B 4 H 10 - kaasut B 6 H 12 - neste B 10 H 14 - kiinteä Niillä on inhottava haju ja ne ovat myrkyllisiä.
H H Boorihydridit - yhdisteet, joissa on elektronivaje. Esimerkiksi: H H in B 2 H 6 kokonaismäärä valenssielektroneja B B H H on 12, eli ne eivät riitä kahdeksan tavallisen kahden elektronisen kaksikeskuksen sidoksen muodostumiseen.
Diboranessa on kahden ja kolmen keskuksen liitännät. Kaksi terminaalista BH2:ta sijaitsevat samassa tasossa, ja vety- ja booriatomit on liitetty kaksikeskisillä kaksielektronisidoksilla. Kaksi keskeistä vetyatomia sijaitsevat symmetrisesti tämän tason ylä- ja alapuolella ja yhdistetään booriatomien kanssa kolmikeskuksen kaksielektronisidoksella.
Se syntyy kahden boorin sp 2 -hybridiorbitaalin ja H-atomin 1 s-orbitaalin limittymisen seurauksena, mikä varmistaa B 2 H 6 -molekyylin lujuuden Diboraani B 2 H 6 on energinen pelkistävä aine; ilmassa se syttyy itsestään: B 2 H 6 + 3 O 2 → B 2 O 3 + 3 H 2 O
Boorihydridit hajoavat veden, alkoholien, emästen kanssa, jolloin muodostuu vetyä B 2 H 6 + 6 H 2 O → 2 H 3 BO 3 + 3 H 2 Eetteriväliaineessa B 2 H 6 on vuorovaikutuksessa Li:n kanssa. H, muodostaen anionisia komplekseja B 2 H 6 + 2 Li. H → 2 Li litiumtetrahydriboraatti (III) tai litiumboronaatti
Litium- ja natriumboorihydridejä käytetään orgaanisissa synteeseissä vahvoina pelkistysaineina. Käytä useammin Na - valkoista kiteistä ainetta, hanki: 4 Na. H + B (OCH 3) 3 → Na + 3 CH 3 ONa B (OCH 3) 3 - ortoboorihapon metyyliesteri Na - natriumboronaatti
Tetrafluoriboraatit ovat hyvin erilaisia, liukenevat helposti veteen, liukenevat heikosti - K, Rb, Cs. Kaikki nämä kompleksit vastaavat booriatomin sp 3 -hybriditilaa ja ovat tetraedrin muotoisia.
Boori muodostaa hapen kanssa boorihappoanhydridin B 2 O 3 - kiteisen aineen. Kaasumaisessa tilassa B 2 O 3 -molekyylillä on rakenne: B 2 O 3 on välttämätön komponentti O-emileissä, lasiteissa sekä B 95 ° B:n lämmönkestävässä lasissa. Boorianhydridi O O on hydroskooppinen.
Vuorovaikutuksessa veden kanssa muodostuu ensin metaboorihappoa, ja lisäkastelu johtaa ortoboorihapon muodostumiseen: B 2 O 3 + H 2 O → 2 HBO 2 metaboorihappo B 2 O 3 + 3 H 2 O → 2 H 3 BO 3 ortoboorihappo B Laimeassa vesiliuoksessa on vain yksi happo H 3 BO 3 - kiteinen aine, jolla on kerrosrakenne, jossa molekyylit ovat kiinteästi vetysidoksilla yhdistäneet. Se liukenee huonosti veteen, hyvin kuumaan.
Ortoboorihappo tai vetyortoboraatti menettää kuumennettaessa vettä, siirtyen polymeerisiksi vetymetaboraateiksi HBO 2 ja sitten B 2 O 3:ksi: 2 H 3 BO 3 2 HBO 2 B 2 O 3 -2 H 2 O -H 2 O Ortoboorihapossa, alayksiköt B (OH) 3 ovat vetysidoksia toisiinsa ja muodostavat loputtomia kerroksia, joilla on lähes kuusikulmainen symmetria.
H 3 BO 3 ja boraatit muodostavat stabiileja komplekseja glyserolin kanssa, kun taas sen happamat ominaisuudet paranevat: CH 2 2 CH CH 2 OH OH + H 3 BO 3 OH CH 2 H + -2 H 2 O OH CH HO O CH 2 B CH 2 O
Boorihapon suolat ovat enimmäkseen polymeerejä. Joten Na-kiteissä. BO 2:ssa on syklinen metabolinen anioni, ja Ca (BO 2) 2:ssa on polymetaboraattianioni, joka muodostaa loputtomia ketjuja siksakina: O O B O O O B
Nämä anionit koostuvat tasomaisista kolmiomaisista rakenneyksiköistä BO 3 4 H 3 BO 3 → H 2 B 4 O 7 + 5 H 2 O H 3 BO 3 on heikko happo. Toisin kuin tavalliset hapot, sen happamat ominaisuudet eivät johdu protonin eliminaatiosta, vaan OH-ionien lisäämisestä. H3BO3 + HOH → - + H+
Laadullinen vastaus H 3 BO 3:lla ja boorihapon suoloilla on vuorovaikutus H 2 SO 4 (k) ja metanolin (etanoli) kanssa kuumennettaessa. Muodostuu boorimetyylieetteriä, joka palaa syttyessään erittäin kauniilla vihreällä liekillä. Na 2B 4 O 7 + H 2 SO 4 (k) + 5 H 2 O → 4 H 3 BO 3 + Na 2 SO 4 H 3 BO 3 + 3 CH 3 OH → (CH 3 O) 3 B + 3 H 2 O
H 3 BO 3 :n neutraloinnissa ei muodostu BO 33 - ionin sisältäviä ortoboraatteja, vaan saadaan tetraboraatteja, metaboraatteja: 4 H 3 BO 3 + 2 Na. OH → Na2B4O7 + 7 H20H3BO3 + Na. OH → Na. BO 2 + 2 H 2O
Ortoboraattien saannin mahdottomuus selittyy H 3 BO 3:n pienellä dissosiaatiolla, joka johtaa sen suolojen lähes täydelliseen hydrolyysiin: Na 2 B 4 O 7 + 7 H 2 O → 4 H 3 BO 3 + 2 Na. OH Kuten B 2 O 3, boraatit muodostavat helposti lasimaisia faaseja, mikä määrittää niiden polymeerirakenteen.
Sovellus apteekissa. Boorihappoa, natriumtetraboraattia käytetään ulkoisesti antiseptisinä aineina. Alumiinihydroksidia käytetään adsorboivana ja peittävänä aineena: ulkoisesti - jauheille, sisäisesti - peptisen haavataudin, gastriitin hoitoon, on osa lääkettä "Almagel". Farmaseuttisessa analyysissä happo-emäs-titrausmenetelmässä natriumtetraboraattia käytetään kovetusaineena.
Alumiinin valmistuksen pääraaka-aine on bauksiitti, joka sisältää jopa 60 % alumiinioksidia Al 2 O 3. Se on lupaavaa erottaa nefeliinin alumiinimalmista - Na 2 O Al 2 O 3 2 Si. O 2. On olemassa kryoliittimineraali - Na 3. On puhdasta Al 2 O 3 - korundimineraalia. Jalokivet rubiini ja safiiri ovat korundikiteitä, jotka on värjätty kromioksidin (rubiini) ja titaanin ja rautaoksidin (safiiri) seoksella.
Ilmassa alumiini on päällystetty ohuimmalla Al 2 O 3 -kalvolla, joka on erittäin kestävä. Tämä selittää sen hapen ja veden kestävyyden huoneenlämpötilassa. Ulkoisten elektronisten kuorien konfigurointi - 3 s 23 p 1,3 d 3 p Al * 3 s c v
Varaamattomien p- ja d-orbitaalien läsnäolo valenssikerroksessa mahdollistaa luovuttaja-akseptori-vuorovaikutuksen. Al 3+ -ioni on altis kompleksoitumiselle. Kuten yleensä s- ja p-alkuaineille, Al 3+:lle on tunnusomaista kompleksien muodostuminen H20:n, OH-, F-:n kanssa, vähemmän stabiili Cl-, Br-, I-:n kanssa.
Kompleksoitumisen aikana vapaat d-orbitaalit voivat edistää kemiallista sidosta. Siksi on olemassa komplekseja, joissa CN = 6. Esimerkiksi: 3 - - sp 3 d 2 -hybridisaatio. V vesiliuokset Al-suolat sisältävät oktaedrisiä komplekseja 3+. Muodostaa tetraedrisen kompleksin H- ja Al 3+ -ionien kanssa.
Metallinen alumiini, jonka pinta on peitetty suojakalvolla Al 2 O 3, ei reagoi veden kanssa, mutta jos se tuhoutuu, tapahtuu väkivaltaista vuorovaikutusta veden kanssa, jolloin muodostuu Al (OH) 3 ja H 2: 2 Al + 6 H 2O → 2 Al (OH) 3 + 3 H2
Kuumennettaessa Al on voimakkaassa vuorovaikutuksessa O 2:n, S:n, N 2:n kanssa, mutta ei reagoi H2:n kanssa. 4 Al + 3 O 2 → 2 Al 2 O 3 Happojen kanssa Al on aktiivisesti vuorovaikutuksessa vedyn kehittymisen kanssa: 2 Al + 6 HCl → 2 Al... Cl 3 + 3 H 2 2 AI + 6 H + + 12 H 2 O → 23+ + 3 H 2
Kuitenkin hyvin laimennettu ja erittäin konsentroituja liuoksia HNO 3:lla ja H 2 SO 4:lla ei käytännössä ole vaikutusta Aliin - passivoitumista tapahtuu. Al liukenee näiden happojen liuoksiin kohtalaiseen pitoisuuteen.
Alumiini vuorovaikuttaa voimakkaasti alkaliliuosten kanssa, koska ne liuottavat oksidisuojakalvon: 2 Al + 6 Na. OH + 6 H 2 O → 2 Na 3 + 3 H 2 natriumheksahydroksoaluminaatti (III) 3 Cu 2+ +2 Al → 3 Cu + 2 Al 3+ Cu - punainen sienimäinen massa
Al ei reagoi H 2:n vedyn kanssa. Al (alani)hydridiä saadaan epäsuorasti Li:n vaikutuksesta. H eetteriliuoksessa Al:lla. Cl 3: Al. Cl 3 + 3 Li. H → Al. H3 + 3 Li. Cl Al. H3 on valkoinen jauhe, sillä on polymeerirakenne, se on yhdiste, jossa on elektronivaje. Jos otat suuri määrä Li. H, sitten saadaan litiumhydridoaluminaattia tai -alanaattia: Al. Cl 3 + 4 Li. H → Li + 3 Li. Cl Se on stabiili yhdiste, vahva pelkistävä aine.
Al-oksidi - Al 2 O 3 on erittäin kova tulenkestävä yhdiste, sen 3 muunnelmaa tunnetaan -. Al 2 O 3 - korundi, kovuudellaan se on toiseksi vain timantti. Sillä on amfoteerisia ominaisuuksia, mutta se ei ole vuorovaikutuksessa veden, happojen ja alkalien kanssa.
Alumiinihydroksidi - Al (OH) 3 Hanki: Al 2 (SO 4) 3 + 6 Na. OH → 2 Al (OH) 3 -nasta. valkoinen sakka + 3 Na 2 SO 4 Al (OH) 3 - polymeeriyhdiste, kaava on ehdollinen Al (OH) 3 H 2 O. Tämä on tyypillinen amfoteerinen yhdiste: t 2 Al (OH) 3 → 3 H 2 O + Al 2 O 3 Al (OH) 3 + 3 H + + 3 H 2 O → 3+ Al (OH) 3 + 3 OH- → 3 -
Toisin kuin monet d-alkuaineiden hydroksidit, Al (OH) 3 ei liukene NH 3:een. Alumiinihalogenideja (halogenideja) saadaan yksinkertaisten aineiden suorasta vuorovaikutuksesta. Nämä ovat värittömiä kiteisiä aineita.
Al. Cl 3 on huonosti liukeneva ja tulenkestävä aine, loput ovat erittäin liukenevia, ja kun ne liukenevat veteen, vapautuu suuri määrä lämpöä. Suolat ovat voimakkaasti hydrolysoituneita: 2 Al. Cl 3 + 3 Na 2CO 3 + 6 H 2O → 2 Al (OH) 3 + 6 Na. Cl + 3 H 2 CO 3 Irreversiibeli hydrolyysi, jonka ensimmäinen vaihe on H + 3+ 2+ + H +:n eliminointi
Lisäksi muodostuu erilaisia polynukleaarisia 4+-komplekseja, jotka jäävät liuokseen, joten hydroksidisakkan muodostumista ei havaita, vaikka hydrolyysin eteneminen on helposti havaittavissa liuosta vaihtamalla. Alkalimetallifluorideilla Al. F 3 muodostaa fluorialuminaatteja, joista stabiilin on kryoliitti Na 3.
Biologinen rooli Alumiini ja boori ovat epäpuhtauksia hivenaineita. Konsentroitu veriseerumiin, keuhkoihin, aivoihin, maksaan, munuaisiin. Ylimäärä alumiinia estää hemoglobiinin synteesiä ja estää hematopoieesiin osallistuvien entsyymien aktiiviset keskukset.
Ylimääräinen boori on haitallista elimistölle, koska se estää amylaaseja, proteinaaseja, vähentää adrenaliinin aktiivisuutta, häiritsee hiilihydraattien ja proteiinien aineenvaihduntaa kehossa, mikä johtaa suolistosairauksiin - enteriittiin.
Lähetä hyvä työsi tietokanta on yksinkertainen. Käytä alla olevaa lomaketta
Opiskelijat, jatko-opiskelijat, nuoret tutkijat, jotka käyttävät tietopohjaa opinnoissaan ja työssään, ovat sinulle erittäin kiitollisia.
Julkaistu osoitteessa http://www.allbest.ru/
1. yleispiirteet, yleiset piirteet ryhmän III p-elementit
Näiden ns 1 np 2 elementtien perustilan elektroniselle konfiguraatiolle on tunnusomaista yhden parittoman elektronin läsnäolo. Virittyneessä tilassa ne sisältävät kolme paritonta elektronia, jotka sp 2 -hybridisoituessaan osallistuvat kolmen kovalenttisen sidoksen muodostumiseen. Tässä tapauksessa ryhmän IIIA alkuaineiden atomit jäävät yhdeksi miehittämättömäksi kiertoradalle, ja valenssielektronien lukumäärä jää pienemmäksi kuin käytettävissä olevien kiertoradojen lukumäärä energian suhteen. Siksi monet ryhmän IIIA alkuaineiden kovalenttiset yhdisteet ovat Lewis-happoja - elektroniparin akseptoreita, jotka hankkimalla ne eivät vain lisää koordinaatiolukua neljään, vaan myös muuttavat ympäristönsä geometriaa - yhdestä tasosta tulee tetraedri (sp 2 -hybridisaatiotila).
Boori eroaa ominaisuuksiltaan tämän alaryhmän muista elementeistä. Boori on ainoa ei-metallinen, kemiallisesti inertti ja muodostaa kovalenttisia sidoksia B?F, B?N, B?C jne., joiden moninkertaisuus lisääntyy usein pp?Pp -sidoksen vuoksi. Boorin kemia on lähellä piin kemiaa, mikä osoittaa diagonaalista samankaltaisuutta. Alumiiniatomeille ilmaantuu tyhjiä d-orbitaaleja, atomin säde kasvaa ja siksi koordinaatioluku kasvaa kuuteen. Gallium, indium, tallium sijaitsevat välittömästi d-lohkon metallien takana; d-kuoren täyttämiseen liittyy atomien peräkkäinen puristus. D-puristuksen seurauksena alumiinin ja galliumin ionisäteet ovat lähellä ja galliumin atomisäde on vielä pienempi. Siirtyessään Al:sta Ga:han tehollisen ydinvarauksen kasvu osoittautuu merkittävämmaksi kuin atomisäteen muutos, joten ionisaatioenergia kasvaa. Ionisaatioenergian lisääntyminen siirtyessä Ip:stä Tl:ään on seurausta d- ja f-kompressiosta, mikä johtaa valenssielektronien vuorovaikutuksen lisääntymiseen atomin ytimen kanssa. Talliumin 6s 2 elektronin sitoutumisenergian lisääntyminen ytimen kanssa vaikeuttaa niiden osallistumista sidosten muodostukseen ja johtaa niiden yhdisteiden stabiilisuuden heikkenemiseen korkeimmassa hapetustilassa. Joten talliumille, lyijylle, vismutille ja poloniumille yhdisteet, joiden hapetusaste on +1, +2, +3, +, ovat stabiileja.
Ryhmän III p-elementtejä ovat tyypilliset alkuaineet - boori ja alumiini sekä gallium-alaryhmän alkuaineet - gallium, indium, tallium. Kaikki nämä alkuaineet booria lukuun ottamatta ovat metalleja. Kaikki alkuaineet ovat harvinaisia, lukuun ottamatta alumiinia, jonka osuus maankuoren massasta on 8,8 %. Ulkoisella elektronitasolla niissä on kolme elektronia, ns 2 np 1, ja viritetyssä tilassa ns 1 np 2 elektronia. Boorialaryhmän alkuaineiden korkein hapetusaste on +3. Koska Ga, In, T1-atomien toiseksi viimeinen taso sisältää 18 elektronia, joidenkin ominaisuuksien säännölliset erot rikkoutuvat siirtyessä A1:stä Ga:han. Jotkut alaryhmän IIIA alkioiden fysikaaliset vakiot on esitetty taulukossa. 7.
2. IIIIA-ryhmän elementit (boori-alaryhmä)
2.1 boori
Luonnonvarat ... Booria ei esiinny vapaassa tilassa, vaan vain sitoutuneessa tilassa. Tärkeimmät mineraalit ovat boraatit: Na 2 B 4 0 7 10H 2 O - booraksi, H 3 VO 3 - boorihappo, boorinitridi BN.
Vastaanottaminen. Kaupallista (amorfista) booria saadaan pelkistämällä sen oksideja termisellä magnesiumilla:
3Mg + B203 3MgO + 2B; N<0.
MgO poistetaan liuottamalla HCl:ään. Kiteistä booria saadaan pelkistämällä halogenideja vedyllä:
2ВВr 3 + ЗН 2 6HBr + 2B.
Ominaisuudet. Boori tunnetaan amorfisessa (ruskea) ja kiteisessä (musta) muodossa. Boorikidehila on erittäin vahva (ikosaedrit), tämä ilmenee suurena kovuutena, alhaisena entropiana S 0 (s) = 7 e.u. ja korkea sulamispiste. Boori on puolijohde, jonka kaistaväli on 1,42 eV.
Boori on ensimmäinen p-alkuaine alkuaineiden jaksollisessa taulukossa. Ulkoisen elektronikuoren rakenne 2s 2 2p l. Viritys muuttaa atomin sp 2 -hybridivalenssitilaan, jossa orbitaalit sijaitsevat alle 120 0 (BF3, BC1s). Vapaan p-orbitaalin läsnäolon ja atomin pienen koon vuoksi boori on yksi vahvimmista yksinäisten elektroniparien vastaanottajista muodostaen kompleksisia ioneja, joiden tyyppi on:
BF 3 (g) + HF = H (p),
BF3 (g) + F- (p) = -1 (p).
Kompleksi-ionilla [BF 4] -1 on tetraedrirakenne, joka on tyypillinen muille booriyhdisteille.
Alaryhmän III A elementtien ominaisuudet
|
Elementin ominaisuudet |
||||||
|
Atomisäde, nm |
||||||
|
Ionisäde E 3+, nm |
||||||
|
ionisaatioenergia, E 0 E+, eV |
||||||
|
Sulamispiste, ° С |
||||||
|
Kiehumispiste, ° С |
||||||
|
Tiheys, g/cm3 |
||||||
|
E 0 (E 3+ / E 0), V |
||||||
|
Elektronegatiivisuus |
||||||
|
Hapetustila |
Luovuttaja-akseptori-vuorovaikutus liittyy suureen määrään epäorgaanisia booria sisältäviä polymeerejä. Elektronegatiivisuuden arvon mukaan boori on lähes elektronegatiivisuusasteikon puolivälissä, joten se voi olla sekä hapettimena yhdisteissä, joiden hapetusaste on +3 (BF 3, B 2 O 3), että pelkistimenä yhdisteet, joiden hapetusaste on -3 (Mg 3 B 2, B 3 H 6). Boorisidokset ovat kovalenttisia. Boorille tyypillisiä yhdisteitä ovat ne, joissa se on osa kompleksianionia (B 4 O 7 2-, BF 4 -).
Boorilla on diagonaalinen analogia piin kanssa. Boorille ja piille tyypillisimpiä johdannaisia ovat ne, joissa nämä alkuaineet ovat positiivisesti polarisoituneita. Molempien alkuaineiden alemmat hydridit ovat epästabiileja ja kaasumaisia. Boorin ja piin happiyhdisteiden kemialla on paljon yhteistä: oksidien ja hydroksidien hapan luonne, oksidien lasinmuodostus, kyky muodostaa lukuisia polymeerirakenteita jne. Boori on kemiallisesti inerttiä normaaleissa olosuhteissa. Vesi ei vaikuta booriin; väkevät typpi- ja rikkihapot hapettavat sen boorihapoksi:
2В + ЗН 2 S0 4 = 2Н 3 ВО 3 + 3SO 2,
B + 3HNO3 = H3BO3 + 3N02.
Kiehuvat suola- ja fluorivetyhapot eivät vaikuta siihen. Amorfinen boori liukenee väkeviin alkaliliuoksiin muodostaen metaboraatteja:
2B + 2KON + 2H 2O 2KVO 2 + ZN 2.
Kaikissa tapauksissa kiteinen boori on kemiallisesti vähemmän aktiivinen kuin amorfinen. Boori toimii usein pelkistimenä kemiallisissa reaktioissa.
Boorivetyyhdisteet. Boori ei reagoi vedyn kanssa; boorihydridejä tai boraaneja saadaan keinotekoisesti. Nämä ovat kaasuja tai haihtuvia nesteitä, joilla on epämiellyttävä haju, erittäin Varo myrkyllistä! Ne voidaan jakaa kahteen ryhmään: B n H n +4 (B 2 H 6) ja B n H n +6 (B 4 H 10). Boraani BN3 esiintyy kemiallisten reaktioiden välituotteena, jonka hiukkaset vuorovaikuttavat toistensa kanssa muodostaen dimeeriä (diboraania):
2BH3 (g) = B2H6 (g), G0 = -126 kJ
Diboralaiset saavat:
1) ZNa [BH 4] + 4BF 3 kaasufaasi 2B 2 H 6 + ZNa [BF 4];
2) 2BC™ H + 6H2 (g) kaasufaasi B2H6 + 6HC1;
Nämä reaktiot tapahtuvat kaasufaasissa tai vedettömässä väliaineessa.
Diboran on energinen pelkistävä aine; syttyvä ilmassa:
B2H6 + 3O23H2O + B2O3;
vuorovaikuttaa voimakkaasti veden kanssa vapauttaen vetyä:
B2Hb + 6H202B (OH)3 + 6H2.
Eetteriväliaineessa C2Hb reagoi litiumhydridin kanssa muodostaen litiumtetrahydroboraattia:
В 2 Н 6 + 2LiН 2Li.
Hapen kanssa boori muodostaa oksidin В 2 О 3 - valkoisen hygroskooppisen jauheen tai hauraan lasimaisen massan. B 2 O 3 lisää voimakkaasti vettä muodostaen happoja:
B 2 O 3 + H 2 O = 2HBO 2 (aineenvaihduntahappo),
HBO 2 + H 2 O = H 3 BO 3 (ortoboorihappo).
Ortoboorihappo (tai yksinkertaisesti boorihappo) on valkoinen kiteinen aine, joka kuoriutuu helposti erittäin ohuiksi helmiäissuomuksi. Tasaisissa yhdensuuntaisissa kerroksissa sijaitsevat H 3 VO 3 -molekyylit on liitetty toisiinsa vetysidoksilla, ja kerrosten välinen sidos toteutetaan heikkojen van der Waalsin voimien avulla. Boorihappo liukenee helposti veteen sekä joihinkin orgaanisten liuottimien liuoksiin. Vesiliuoksissa se ilmenee yksiemäksisenä happona hydroksokompleksin muodostumisen vuoksi:
B(OH)3 + H20 = H [B(OH)4].
Vetytetrahydroksoboraatti on heikko happo, joka on vahvuudeltaan samanlainen kuin hiilihappo. Ortoboorihappo H 3 VO 3 100 ° C:ssa vesimolekyylin eliminoituessa siirtyy metaboorihapoksi HBO 2. Sekä ortoboraatit että aktiiviset metallimetaboliitit hydrolysoituvat:
Na2B407 + 3H202NaB02 + 2H3BO3.
Tetraboraattihappo Н 2 B 4 О 7 vapaassa tilassa on tuntematon, sen suoloja tetraboraatteja löytyy luonnosta; natriumtetraboraattia muodostuu neutraloimalla H 3 BO 3 alkalien vesiliuoksilla:
4H 3 VO 3 + 2 NaOH = Na 2 B 4 O 7 + 7 H 2 O.
Boorin hapetusaste +3 ilmenee yhdisteissä, joissa on enemmän elektronegatiivisia alkuaineita (nitridit, halogenidit).
Halogenidien hapan luonne ilmenee niiden hydrolyysin aikana:
BC13 + ZN2O = H3VO3 + ZNS1.
Typen kanssa boori muodostaa yhdisteen BN - boorinitridi. Synteesi suoritetaan yli 1200 °C:n lämpötilassa reaktion mukaisesti:
B2O3 + 2NH3 = 2BN + 3H2O.
Näin saatu boorinitridi on valkoista talkkia muistuttavaa jauhetta; sitä kutsutaan usein "valkoiseksi grafiitiksi". Sen kiderakenne on samanlainen kuin grafiitin. Boori- ja typpiatomit on kytketty sp 2 -hybridisidoksilla. Kerrosten tasossa ylimääräinen sidos tapahtuu booriatomin tyhjän p-orbitaalin ja typpiatomin yksinäisen elektroniparin vuoksi. Erilliset kerrokset yhdistetään van der Waalsin voimilla. "Valkoinen grafiitti" on erittäin tulenkestävää, kemiallisesti inerttiä ja hiutalee kuten grafiitti.
Toisella boorinitridin muunnelmalla on kuutiometrinen timanttimainen rakenne. Siinä boori- ja typpiatomit ovat sp 3 -hybriditilassa. Kun CN = 4, kolme sidosta muodostuu vaihtomekanismilla ja yksi luovuttaja-akseptorimekanismilla, jolloin booriatomi on elektroniparin vastaanottaja ja typpiatomi luovuttaja. Tätä BN:n muunnelmaa kutsutaan borazoniksi tai elboriksi. Korkeissa lämpötiloissa kierre voidaan saada "valkoisesta grafiitista", aivan kuten timantti saadaan mustasta grafiitista:
BN (heksaani) BN (kuutio).
Hiilellä kuumennettaessa boori muodostaa karbidia B 4 C:
7C + 2B 2O 3 6CO + B 4 C.
Boorikarbidi on kovuudessa toiseksi timantin ja boratsonin jälkeen.
Kuumennettaessa boori on vuorovaikutuksessa monien metallien kanssa muodostaen erilaisia koostumuksia sisältäviä borideja, esimerkiksi: Cr 4 B, Cr 3 B, CrB, CrB 2. Nämä ovat kiteisiä aineita. Kaikille d-elementtien borideille on ominaista korkea kovuus, tulenkestävät ja kemiallisesti inertit. S-alkuaineiden boridit, esimerkiksi MgB 2, ovat reaktiivisia.
Sovellus. Booria käytetään seosten lisäaineena, mikä lisää niiden lämmönkestävyyttä ja kulutuskestävyyttä. Koska booriytimellä on korkea neutronien sieppauspoikkileikkaus, booria käytetään neutroneilta suojaamiseen ja ydinreaktorien ohjauslaitteissa.
Boraatteja löytyy monista pesuaineista. В 2 О 3 on välttämätön osa useissa emaleissa, lasiteissa ja erikoislaseissa. Mikroelektroniikassa booria käytetään puolijohteena ja sitä käytetään puolijohdemateriaalien seostukseen. Valkoinen grafiitti toimii eristeenä ja kiinteänä korkean lämpötilan voiteluaineena. Borazonia käytetään erittäin kovana materiaalina porauksessa ja metallinkäsittelyssä. Borideja käytetään erittäin tulenkestävien osien valmistukseen.
Boorihappoa käytetään lääketieteessä. Natriumtetraboraattia Na 2 B 4 0 7 (booraksia) käytetään juotoksen juoksutteena, koska tämän suolan sulassa metallioksidit liukenevat hyvin ja muodostuvat metaboraatteja:
Na 2B 4 O 7 + CuO2NaBO2 Cu (BO2) 2.
2.2 Alumiini
Jaksollisen järjestelmän III ryhmän toinen tyypillinen elementti. Alumiini on ensimmäinen ja kevyin p-metalli. Booriin verrattuna alumiinilla on suurempi atomisäde ja pienempi ionisaatiopotentiaali; siksi sen metalliset ominaisuudet paranevat. Toisin kuin ei-metallinen boori, alumiini on amfoteerinen elementti. Alumiini ja sen hydroksidi liukenevat happoihin ja emäksiin. Alumiinin kemian kannalta sen korkea happiaffiniteetti on erittäin tärkeä; Taulukossa 8 on esitetty alumiinioksidien ja sen analogien muodostumisen entalpioiden ja Gibbs-energioiden arvot.
Ryhmän IIIA oksidien termodynaamiset parametrit
Sekä alumiinin muodostumisen entalpia että Gibbsin energia eroavat jyrkästi galliumin ja sen analogien vastaavista, mikä osoittaa sen korkeaa stabiilisuutta. Lopuksi on olemassa horisontaalinen analogia alumiinin piin kanssa. Se ilmenee selvästi alumiinisilikaateissa, maankuoren yleisimmissä kemiallisissa yhdisteissä.
Luonnonvarat ... Alumiini on yksi maan runsaimmista alkuaineista, kolmanneksi runsain hapen ja piin jälkeen. Alumiini on osa 250 mineraalia, pääasiassa alumiinisilikaatteja, joista maankuori muodostuu; niiden tuhoutumistuote on savea A1 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O (kaoliniitti). Savi sisältää yleensä rautayhdisteiden seoksen, mikä antaa sille ruskean värin. Joskus löytyy valkoista savea ilman rautaepäpuhtauksia. Tekninen nimi A1 2 O 3 on alumiinioksidi. Alumiinimineraalien uuttamiseen käytetään: bauksiitti A1 2 O 3 H 2 O sekä nefeliini Na 2 OAl 2 O 3 2SiO 2, kryoliitti Na 3. Siellä on puhdasta A1 2 O 3 - korundia. Epäpuhtauksien pitoisuudesta riippuen korundilla on erilaisia värejä ja nimiä. Jalokivet rubiini ja safiiri ovat korundikiteitä, jotka on värjätty kromioksidin (rubiini) ja titaanin ja rautaoksidin (safiiri) seoksella.
Alumiini saadaan elektrolyysillä sulasta alumiinioksidin ja kryoliitin seoksesta. Sulata A? Kryoliitti Na 3:ssa oleva 2 O 3 elektrolyysi suoritetaan 950 °C:ssa ja 6-7 V:n jännitteellä. Prosessit:
Al 2O 3 = 2A? 3+ + 3O 2 - (dissosioituminen ioneiksi);
katodilla: A? 3+ + 3e = A a;
anodilla: 2O 2 - - 4e = O 2.
Erittäin puhdasta alumiinia, jota tarvitaan esimerkiksi elektroniikkatekniikassa, saadaan erikoismenetelmin: tyhjötislauksella tai vyöhykesulatuksella.
Fyysinen ja Kemiallisia ominaisuuksia alumiini . Alumiini on hopeanvalkoinen metalli. Erittäin pehmeä, helposti folioon venyvä. Kiteytyy fcc-rakenteessa. Sähkönjohtavuudessa se on neljännellä sijalla hopean, kullan ja kuparin jälkeen. Ilmassa se on peitetty ohuimmalla kalvolla (10 -5 mm) Al 2 O 3, jolle on ominaista korkea lujuus. Suojakalvo suojaa metallia luotettavasti lisähapettumiselta. Melkein kaikki reaktiot, joissa on mukana alumiinia, tapahtuvat piilevällä (latentilla) jaksolla, joka on tarpeen oksidikalvon tuhoamiseksi tai reagenssin diffuusiolle sen läpi.
Alumiini on vuorovaikutuksessa pniktogeenien ja kalkogeenien kanssa korkeissa lämpötiloissa. Alumiini ei reagoi suoraan halogeenien kanssa, lukuun ottamatta jodia. Väkevät rikki- ja typpihapot passivoivat sen, joten se ei liukene niihin. Alumiini liukenee kloorivetyhappo- ja alkaliliuoksiin:
2A? + 6NS? = 2А? С1 3 + ЗН 2,
2A? + 2NaOH + 6H20 = 2Na + 3H 2...
Alumiini, jossa ei ole suojakalvoa, on voimakkaassa vuorovaikutuksessa veden kanssa:
2A? + 6H20 = 2A? (OH)3 + 3H2.
Alumiiniyhdisteiden kemiallisella sidoksella on suurempi ionisuusosuus kuin booriyhdisteissä. Joten BF3 on kaasu, A Ion A? 3+, jolla on pieni säde ja suuri varaus, on taipumus kompleksoitua, ja alumiinissa se on suurempi kuin magnesiumin ja pienempi kuin boorin. Alumiini muodostaa vahvoja komplekseja H 2 O:n, OH -:n, F -:n kanssa; kuten kaikki s- ja p-alkuaineet eivät muodosta vahvoja komplekseja ammoniakin ja sen johdannaisten kanssa. Kompleksoitumisen aikana alumiiniatomin vapaat d-orbitaalit voivat edistää kemiallista sidosta. Tämä selittää mahdollisuuden muodostua komplekseja, joissa CC = 6, esimerkiksi [A2(H20)6]3+ (sp 3 d 2 - hybridisaatio). Liitännät.
Alumiini ei reagoi vedyn kanssa. Alumiinihydridiä saadaan epäsuorasti vaikuttamalla A1C13:een litiumhydridin kanssa eetteriliuoksessa: A? C? 3 + 3LiH A2 H3 + 3LiC 8. Alumiinihydridi АlН 3 - valkoinen jauhe; se on polymeerinen yhdiste (A1H 3) n. Jos edellinen reaktio suoritetaan ylimäärällä LiH:ta, saadaan litiumtetrahydroaluminaattia: A? C? 3 + 4LiHLi + 3HC ?. Li on voimakas pelkistävä aine, reagoi kiivaasti veden kanssa vapauttaen vetyä: Li + 4H 2OLiOH + A? (OH)3 + 4H2. Kuumennettaessa alumiini vuorovaikuttaa voimakkaasti hapen kanssa: 4A? (g) + 302 (g) = 2A? 203 (k); G° = -3164 kJ. Alumiinioksidi Al 2 O 3 on erittäin kova, tulenkestävä, kemiallisesti kestävä yhdiste (T pl = 2072 o C, T paali = Z500 o C), se tuhoutuu vain pitkäaikaisessa kuumentamisessa hapoilla tai emäksillä: A? 2 O 3 + 6HC? = 2A? C? 3 + ЗН 2 O, A? 203 + 2NaOH = 2NaA1O2 + H2O. Alkalisissa liuoksissa muodostuu hydroksoaluminaatteja: A? 203 + 2NaOH + 7H20 = 2Na. Alumiinihydroksidi A? (OH)3 amfoteerinen yhdiste, se vastaa kahden tyyppisiä suoloja: alumiini(III)suoloja, esimerkiksi A? 2 (SO 4) 3, A2 C? 3, ja aluminaatit ovat alumiinihappojen suoloja. Vesiliuoksissa aluminaatit esiintyvät hydroksokompleksien muodossa, esimerkiksi K [A2 (OH) 4], sulatuksissa meta-alumiinihapon suolojen muodossa, joita ei ole esimerkiksi vapaassa tilassa. , KA?O 2. Tasapainokaavio kyllästetyssä vesiliuoksessa A1 (OH) 3 voidaan esittää seuraavasti: A? 3+ + 3OH? (OH) 3 H H + + - liuos sakka liuos Hapon (Н +) lisääminen johtaa tasapainon siirtymiseen kohti Al 3+ -kationin muodostumista (kationisia alumiinisuoloja): A? (OH) 3 + ЗН + = A? 3+ + ЗH 2O. Alkaliadditio (OH -) - kohti anionien muodostumista (anionisia alumiinisuoloja): A? (OH)3 + OH- = -. Vesiliuoksissa olevat alumiinisuolat ovat voimakkaasti hydrolysoituneita. Väliaineen reaktio riippuu liuenneen suolan tyypistä: A? 3+ + H2OA*OH 2+ + H + pH< 7. Suola huh? 3+ ja heikot hapot hydrolysoituvat täydellisesti alumiinihydroksidin tai alumiinihydroksosuolojen saostumien muodostuessa: A? (CH3COO)3 + 2H2OA*OH (CH3COO)2++ A? (OH)2CH3COO + CH3COOH. Voimakkaan hydrolyysin vuoksi monia alumiinisuoloja ei voida eristää vesiliuoksista (esim. sulfidi, karbonaatti, syanidi jne.): A? 2 S 3 + 6 H 2 O = 2A (OH) 3 v + 3 H 2 S ^ Alumiinin ja happea sisältävien happojen suolat ovat vesiliukoisia. Poikkeuksena on alumiinifosfaatti A2 PO. Heikosti liukenevan fosfaatin muodostumisella on tärkeä rooli organismien elämässä. Fosforin imeytyminen kehossa vähenee A?:n läsnä ollessa. 3+ huonosti liukenevan alumiinifosfaatin muodostumisen vuoksi suolistossa. Tämä seikka on otettava huomioon määrättäessä alumiinivalmisteita, esimerkiksi mahalaukun happamuuden lisääntymistä estäviä aineita A? (OH) 3. Alumiinihydroksidi muodostaa mahassa geelin, joka neutraloi mahanesteen hydroniumionit: A3 (OH)3 + 3H30+ = A? 3+ + 6H20 Alumiini-ionit, jotka ovat siirtyneet liuokseen suolistossa, siirtyvät huonosti liukenevaan muotoon - alumiinifosfaattiin: A? 3+ (p) + PO 4 3 - (p) = A? PO 4 (t) Elävissä organismeissa, joissa on bioligandeja (hydroksihapot, polyfenolit, hiilihydraatit, lipidit), alumiini muodostaa kelatoituja kompleksisia yhdisteitä. Yleensä se muodostaa sidoksia orgaanisten ligandien kanssa happiatomien kautta. Hammashoidossa alumiiniyhdisteitä käytetään laajalti, esimerkiksi valkoinen savi (kaoliini) A? 2 О 3 SiO 2 2H 2 O. Kaoliini on osa sementtejä, joita käytetään väliaikaisena täyteaineena sekä kruunujen leimaamiseen. Kun metallisulfaatit ovat hapetustilassa +1, alumiinisulfaatti muodostaa kaksoissuoloja, jotka ovat tyyppiä Ме 2 SO 4 А? 2 (SO 4) 3 12H 2 O. Näitä yhdisteitä kutsutaan alumiinialunaksi. Kiinteässä tilassa oleva aluna on stabiilia, ja liuoksissa se dissosioituu ioneihinsa. Aluna liukenee hyvin veteen ja kiteytyy liuoksista muodostaen suuria oktaedrisiä kiteitä. Alumiinihydroksidi saadaan amorfisten saostumien muodossa. Kiteistä A2 (OH) 3:a voidaan saada johtamalla CO 2 emäksisten natriumaluminaattiliuosten läpi: 2 Na + 2CO 2 = 2A (OH) 3 v + 2naHCo 3 + 4H 2 O Sovellus.
Alumiini on toiseksi (raudan jälkeen) metalli tuotannon ja tekniikan käytön kannalta. Käytetään sekä puhdasta alumiinia että sen seoksia. Lejeerinki - duralumiini, joka sisältää 4 % (paino) Cu, 1,5 % Mg, 0,5 % Mn - tärkein rakennemateriaali lentokoneen rakentamisessa. Johtojen valmistukseen käytetään suuri määrä alumiinia. Ensimmäinen keinotekoinen maasatelliitti valmistettiin alumiiniseoksesta. Korkean affiniteetin vuoksi alumiinin happea kohtaan on mahdollista aluminotermiaprosessi - metallien vapautuminen oksideistaan alumiinin vaikutuksesta. Alumotermiaa käytetään monien metallien (Mn, Cr, V, W jne.) laboratoriotuotannossa, joissain tapauksissa teollisuudessa (Sr:n, Ba:n jne.) Tulenkestävä ja kemiallisesti kestävä keramiikka on valmistettu alumiinioksidista. Puhtaan A:n monokiteitä kasvatetaan suuria määriä. 2 О 3 epäpuhtauksien lisäaineilla (keinotekoiset rubiinit ja safiirit). Niistä valmistetaan lasereita ja laakereita tarkkuusmekanismeihin. Alumiiniyhdisteet ovat osa monia silikaattiteollisuuden tuotteita (sementti, posliini, keramiikka). Alunaa käytetään nahka- ja tekstiiliteollisuudessa. Alumiinisulfaattia käytetään veden puhdistukseen. Vedenpuhdistuksen ensimmäinen vaihe perustuu reaktioon: A? 2 (SO 4) 3 + ЗСа (НСО 3) 2 ЗСаSO 4 + 2А? (OH) 3 + 6CO 2. Syntyvät alumiinihydroksidihiutaleet kuljettavat mukanaan erilaisia epäpuhtauksia sedimenttiin. Alumiinikloridia ja litiumhydroaluminaattia käytetään orgaanisissa synteeseissä. Alumiinisuolojen kiteisistä hydraateista käytetään lääketieteellisessä käytännössä kaliumalunaa KA2 (SO 4) 2 12H 2 O ja poltettua alunaa KA (SO 4) 2, joita saadaan kuumentamalla kaliumalunaa enintään 433 K:n lämpötilassa. . Poltettua alunaa käytetään jauheena supistavana ja kuivaavana aineena. Kuivausvaikutus johtuu siitä, että palanut aluna imee hitaasti vettä: CA (SO 4) 2 + xH 2 O = KA (SO 4) 2 x H 2 O Alumiinisuolojen farmakologinen vaikutus perustuu siihen tosiasiaan, että A? 3+ muodostaa komplekseja proteiinien (Pr-proteiinien) kanssa, jotka saostuvat geelien muodossa: A? 3+ + Pr> A? Pr Tämä johtaa mikrobisolujen kuolemaan ja vähentää tulehdusvastetta. Alunaa käytetään huuhteluun, pesuun ja voiteisiin limakalvojen ja ihon tulehdussairauksien hoitoon. Lisäksi tätä lääkettä käytetään hemostaattisena aineena leikkauksiin (hyytymisvaikutus). 2.3 Gallium-alaryhmä Huolimatta siitä, että galliumalaryhmän elementit ovat tyypillisiä analogeja, sen yksittäisten edustajien ominaisuuksissa on erityispiirteitä. Gallium seuraa välittömästi kymmentä ensimmäistä 3d-siirtymämetallia, joille d-kutistuminen on erityisen voimakas, joten galliumin atomisäde ei ole ainoastaan pienempi kuin sen raskaammat vastineet, vaan myös alumiinin, minkä seurauksena muut energiaominaisuudet poikkeavat sen energiasta. vastineet. Luonnolliset yhdisteet.
Gallium, indium, tallium, toisin kuin alumiini, ovat harvinaisia ja hajallaan olevia alkuaineita. Ne sisältyvät epäpuhtauksiin erilaisissa malmeissa. Galliummineraaleja on käytännössä yksi - galliitti CuGaS 2, mikä on harvinaista. Gallium seuraa alumiinia ja sinkkiä. Indiummalmit, rokesiitti CuInS 2 ja indite FeInS 2 ovat myös erittäin harvinaisia. Talliumin tuotannon pääraaka-aine on polymetallimalmit. Vastaanottaminen.
Suolat ja oksidit Ga, In, T? eristetään prosessoimalla jätealumiinin tuotanto ja näiden metallien yhdisteiden uuttaminen polymetallimalmeista. Vapaita metalleja saadaan elektrolyysillä happamaksi tehtyjä vesiliuoksia suoloista tai pelkistämällä niiden oksideja hiilellä tai vedyllä. Erotetut metallit puhdistetaan vyöhykesulatuksella tai amalgaamimetallurgian menetelmillä. Ominaisuudet.
Gallium-ekaaalumiinin olemassaolon ennusti D.I. Mendeleev vuonna 1870, ja myös "laski" tämän elementin tärkeimmät ominaisuudet. Vuonna 1875 ranskalainen kemisti Lecoq de Boisbaudran löysi ja eristi tämän alkuaineen. Vapaassa tilassa gallium, indium ja tallium ovat hopeanvalkoisia metalleja. Gallium on hauras, kun taas indium ja tallium ovat erittäin pehmeitä metalleja. Gallium ja indium ovat stabiileja ilmassa, toisin kuin tallium, joka on peitetty hydroksidikerroksella kosteassa ilmakehässä ja hajoaa nopeasti. Metallien joukossa ainutlaatuinen galliumin kidehila, joka koostuu Ga 2 -atomipareista, määrittää metallisen galliumin epätavalliset ominaisuudet. Sille on ominaista alhainen sulamispiste, pienempi kiteiden tiheys nesteeseen verrattuna ja suuri taipumus hypotermiaan. Gallium on aine, jolla on erittäin laaja lämpötila-alue nestefaasi... Höyryissä gallium on yksiatomista. Gallium, indium, tallium ovat kemiallisesti aktiivisia. Suhteessa erilaisiin hapettimiin ne osoittavat yksilölliset ominaisuudet... Gallium muistuttaa alumiinia (erityisesti alkalien suhteen); liukenee hitaasti HNO 3:een, liukenee hyvin HCl:een ja H2S04:ään; tallium liukenee hyvin HNO 3:een: T? + 4HNO3 = T? (NO 3) 3 + NO + 2H 2 O, ja НС1 ja Н 2 SO 4 hitaasti passivoivien kalvojen Т? С? ja T? 2 SO Liuotettuna happoihin gallium ja indium käyttäytyvät kolmiarvoisina metalleina ja tallium muodostaa TI + -suoloja; siitä asti kun Tl 3+ -ioni on epästabiili: 2Ga + 6HC? = 2GaC? 3 + 3H2, ^ 2T? + 2HC2 = 2T2 C2 + H2^ Gallium ja indium ovat vuorovaikutuksessa alkalien kanssa muodostaen gallaatteja ja indaatteja vapauttaen vetyä, ja gallium reagoi nopeasti, kun taas indium reagoi hitaasti. 2Ga + 6NaOH + 6H20 = 2Na3 + 3H2. Gallium, indium ja tallium eivät reagoi vedyn kanssa. Epäsuorasti voidaan saada helposti hajoavia hydridejä: Ga 2 H 6 (neste) ja GaH 3, InH 3 (polymeerejä, jotka ovat samanlaisia kuin AIH 3). Kuumennettaessa gallium, indium ja tallium muodostavat oksideja, joiden tyyppi on Ме 2 O 3 ja vastaavia hydroksideja Ме (ОН) 3 (taulukko 9). Ga-In-TI-sarjan alhaisten hapetusasteiden stabiilisuuden kasvu osoittaa seuraavan säännönmukaisuuden: Ga 2 O 3 sulaa hajoamatta, Ip 2 O 3 hajoaa kuumennettaessa yli 850 °C, T? 2 O 3 alkaa jakaa happea 90 °C:ssa muuttuen TI 2 O:ksi. Kun atomiluku kasvaa, värin intensiteetti kasvaa: Ga 2 O 3 - valkoinen, In 2 O 3 - vaaleankeltainen, T? 2 O 3 - ruskea. Tämä tosiasia osoittaa oksidien ionisuusosuuden lisääntymisen elementin atomimassan kasvaessa. Ga 2 O 3 on isorakenteinen korundille, kun taas In 2 O 3 ja T? 203 kiteytyy hilassa, jonka tyyppi on O. Ts.K. Vuorovaikutus alkalien kanssa tässä sarjassa heikkenee: Ga2O3 liukenee hyvin alkaliliuoksiin muodostaen hydroksogallaatteja, T? 2 O 3 ei käytännössä liukene: Ga203 + 2NaOH + 3H20 = 2Na. Vedettömät gallaatit muodostuvat alkalisulaissa: Ga 2 O 3 + 2 NaOH = 2 NaGaO 2 + H 2 O. Na3-hydroksoidaattia muodostuu vain suuremmalla alkaliylimäärällä. Veden vaikutuksesta gallaatit ja indaatit hydrolysoituvat täysin: NaGaO 2 + 2HOH = NaOH + Ga (OH) 3. Hydroksidit Ga (OH) 3, In (OH) 3, T2 (OH) 3 saadaan toimimalla alkaliliuosten kanssa vastaavien suolojen liuoksiin. Galliumhydroksidi liukenee vahvoihin happoihin ja emäksiin. Se on harvinainen esimerkki ihanteellisesta amfolyytistä, jonka happamat ja emäksiset ominaisuudet ilmaistaan lähes yhtä paljon. Ga (OH) 3:n kuivaamiseksi tarvitaan kuumennusta, ja TI (OH) 3 menettää spontaanisti vettä huoneenlämpötilassa, kuten G 0 298 -arvot osoittavat: 2Ga(OH)3(k) = Ga203(k) + 3H20 (r); G 0 298 = - 8 kJ, 2T? (OH)3 (k) = T? 203 (k) + 3H20 (r); G 0 298 = -117 kJ. Oksidi T? 2 O 3, toisin kuin sen analogit, hajoaa 100 о С:ssa: ja hapettaa НС? C:lle? 2: T? 2 O 3 + 6HC? = 2Т? С? + 3Н 2 О + 2С? 2. T? 2 O saadaan hapettamalla metalli suoraan ilmassa kevyellä lämmityksellä. TI 2 O - musta jauhe; sulassa tilassa - keltainen, liukenee helposti veteen muodostaen alkalia, eli se käyttäytyy kuin alkalimetallioksidi. TI 2 O -sulate tuhoaa silikaatteja - lasia, posliinia. T2OH-liuoksella (vahva alkali) on sama vaikutus. Hydroksidi T2 OH saadaan vaihtoreaktiolla: tallium(I)hydroksidi absorboi hiilidioksidia: 2T* OH + CO 2 = T? 2 CO 3 + H 2 O T? 2CO 3 + CO 2 + H 2 O = 2T? HCO 3 Huoneenlämmössä Ga, In, T? reagoida halogeenien kanssa F 2, C? 2, Br 2 ja lämmitettynä I 2:lla. Tämän seurauksena muodostuu EG3-halogenideja. Ominaisuudeltaan Ga 3 on lähempänä ei-metallihalogenideja ja In 3 ja T  3 ovat lähempänä suoloja. Tunnetaan monia suoloja Ga +3, In +3, T? +3, suurin osa niistä liukenee helposti veteen. Ionit Ga 3+, In 3+ ovat värittömiä, T? 3+ on väriltään vaaleankeltainen. Kaikki tarkasteltavien metallien E 3+ suolat ovat herkkiä hydrolyysille. Kalkogenidit tunnetaan galliumista ja indiumista. Sulfidi T tunnetaan talliumista? 2 S 3, joka voidaan saada kuivana. Hydroksidi T2 OH saadaan vaihtoreaktiolla: T2 SO 4 + Ba (OH) 2 = BaSO 4 v + 2T 2 OH Sovellus.
Metallista galliumia ja indiumia käytetään tyhjiöteknologiassa: galliumia nestemäisiin metallisulkimiin (korvaa elohopeaa), tiivisteinä laitteissa, joissa syntyy suuri tyhjiö. Galliumista voidaan valmistaa erittäin heijastavia optisia peilejä. Useissa sovelluksissa on galliumalaryhmän elementtien puolijohdemateriaaleja (GaAs, GaSb, InAs, InSb, T1 2 S 3 jne.). Nämä puolijohteet toimivat valokennoissa ja valovastuksissa, jotka vastaanottavat infrapunasäteilyä. 3
... P-elementtien biologinen rooliIIIA-ryhmät Bor. Boori kuuluu epäpuhtauksien hivenaineisiin, sen massaosuus ihmiskehossa on 10 -5%. Boori on keskittynyt pääasiassa keuhkoihin (0,34 mg), kilpirauhaseen (0,30 mg), pernaan (0,26 mg), maksaan, aivoihin (0,22 mg), munuaisiin, sydänlihakseen (0,21 mg) ... Biologista vaikutusta ei vieläkään ymmärretä hyvin. Tiedetään, että boori on osa hampaita ja luita, heikosti liukenevien boorihapon suolojen muodossa metallikationien kanssa. Liiallinen boori on haitallista ihmiskeholle. On näyttöä siitä, että suuri ylimäärä booria estää amylaaseja, proteinaaseja ja vähentää adrenaliinin aktiivisuutta. Oletetaan, että epinefriinin, joka on polyfenolin johdannainen, aktiivisuuden väheneminen liittyy sen vuorovaikutukseen selektiivisen hapon kanssa. On tiedetty jo pitkään, että boori on välttämätön korkeammille kasveille, mutta tiedot sen biologisesta roolista ovat ristiriitaisia. Vuonna tehty tutkimus viime vuodet ovat osoittaneet, että boori on välttämätön joillekin eläimille. Todettiin, että boori osallistuu hiili-fosfaattiaineenvaihduntaan, on vuorovaikutuksessa useiden biologisesti aktiivisten yhdisteiden (hiilihydraatit, entsyymit, vitamiinit, hormonit) kanssa. Samaan aikaan korkean booripitoisuuden omaavien elintarvikkeiden käyttö häiritsee hiilihydraattien ja proteiinien aineenvaihduntaa kehossa, mikä johtaa endeemisten suolistosairauksien - enteriitin - esiintymiseen. Alumiini. Alumiini kuuluu ihmiskehossa olevan pitoisuuden (10-5%) mukaan epäpuhtaushivenaineisiin. Alumiini on keskittynyt pääasiassa veriseerumiin, keuhkoihin, maksaan, luihin, munuaisiin, kynsiin, hiuksiin ja on osa ihmisen aivojen hermokalvojen rakennetta. Alumiinin päivittäinen saanti ihmisillä on 47 mg. Alumiini vaikuttaa epiteeli- ja sidekudosten kehitykseen, luukudoksen uusiutumiseen, vaikuttaa fosforin vaihtoon. Alumiinilla on vaikutusta entsymaattisiin prosesseihin. Useimmissa tapauksissa A? 3+ korvaa ionit E 2+ - entsyymien E aktivaattorit, esimerkiksi ionit Mg 2+, Ca 2+: E 2+ E + A? 3+ = E 2+ + A? 3+ E Tällainen vaihdettavuus on mahdollista A?:n useiden ominaisuuksien samankaltaisuuden vuoksi. 3+ ja Mg2+, Ca2+. Alumiiniylimäärä kehossa estää hemoglobiinin synteesiä, koska sen melko korkean kompleksinmuodostuskykynsä vuoksi alumiini estää hematopoieesiin osallistuvien entsyymien aktiiviset keskukset. On näyttöä siitä, että alumiini voi katalysoida transaminaatioreaktiota (NH2-ryhmän siirto). Gallium. Gallium on epäpuhtaushivenaine (pitoisuus ihmiskehossa on 10 - 6 - 10 - 5 %). Galliumin biologinen rooli elävissä organismeissa on lähes tuntematon. Indium. Tällä hetkellä indiumin biologista vaikutusta ei tunneta, sen esiintymisestä elävissä organismeissa ei ole luotettavaa tietoa. Kun otetaan huomioon indiumin ja galliumin atomirakenteen läheisyys ja fysikaalis-kemialliset ominaisuudet, on mahdollista ennustaa niiden biologisen vaikutuksen samankaltaisuus. Ilmeisesti indiumin, kuten alumiinin, kehoon tulevan täytyy kertyä luuhun ja muihin kudoksiin huonosti liukenevan fosfaatin muodossa. Tallium. Tallium on erittäin myrkyllinen alkuaine. Tl + -ioni on taipuvainen, kuten Ag +, muodostamaan vahvoja yhdisteitä rikkiä sisältävien ligandien kanssa: Tl + + R - SH> R - S - Tl + H + Tämän seurauksena se on myrkyllistä, koska se estää tioryhmiä sisältävien entsyymien toimintaa - SH. Jo hyvin pienet määrät Tl+ -yhdisteitä nieltynä aiheuttavat hiustenlähtöä. K+- ja Tl+-säteiden läheisyydestä johtuen (λr = 11 pm) niillä on samanlaiset ominaisuudet ja ne pystyvät korvaamaan toisensa entsyymeissä. Tl+- ja K+-ionit ovat synergistisiä. Tämä selittää sen tosiasian, että entsyymejä pyruvaattikinaasi ja dioldehydrataasi aktivoivat K+-ionien lisäksi Tl+-ionit (Tl+-ioni korvaa K+:n entsyymien katalyyttisessä keskustassa). Talliumin ja kaliumin synergismi ilmenee myös siinä, että K+-ionien tavoin Tl+-ionit kerääntyvät punasoluihin. Vastalääkkeenä Tl + -ioneilla tapahtuvaan myrkytykseen käytetään rikkiä sisältävää ligandia, aminohappoa kystiini HS-CH 2 CH (NH 2) COOH. Lopuksi on huomattava, että biologinen rooli IIIIA-ryhmän p-elementtejä ei ole tutkittu tarpeeksi. Nyt tiedetään, että boori ja gallium ovat vuorovaikutuksessa kasveissa niiden kehityksen estäjien kanssa polyfenolien vaikutuksesta, mikä vähentää jälkimmäisten myrkyllisyyttä. Myös alumiinin kiistaton rooli epiteeli- ja sidekudosten rakentamisessa todettiin ja lisäksi sen osallistuminen entsymaattisiin prosesseihin sekä aktivaattorina että estäjänä. Tl + -ionilla on ominaisuus estää monia rikkiä sisältäviä entsyymejä. IIIIA-ryhmän p-elementtien biologinen aktiivisuus liittyy pääasiassa niiden kykyyn muodostaa kompleksisia yhdisteitä happea sisältävien ligandien ja liukenemattomien fosfaattien kanssa. Neljäs pääryhmä Periodiseen järjestelmään kuuluu kaksi tyypillistä alkuainetta hiilen ja piin sekä alkuaineet: germanium, tina, lyijy (germaniumin alaryhmä). Hiili on perusta orgaaninen kemia, tärkein organogeeninen elementti, välttämätön komponentti kaikkien elävien olentojen kehossa. Toinen tyypillinen elementti on pii - pääelementti epäorgaaninen kemia ja kaikki eloton luonto... Pii ja germanium ovat hallitsevia puolijohdemateriaaleja. Piiin ja germaniumiin perustuvat integroidut piirit ovat tietokoneiden, mikroprosessorien jne. selkäranka. IVА -ryhmän sisällä on ominaisuuksien riippuvuus elementin sijainnista. Siten germaniumin OEE on suurempi kuin piin, vaikka germaniumin ensimmäinen ionisaatiopotentiaali on pienempi. Tämä selittyy germaniumatomin olemassaololla, toisin kuin piillä, joka on täytetty sisäisellä 3d 10 -tasolla, joka toimii p-elektronien suojana. C - Si - Ge - Sn - Pb -sarjoissa ionisaatioenergia pienenee ja atomisäde kasvaa, eli metalliset ominaisuudet paranevat. Kaksi ensimmäistä alkuainetta ovat tyypillisiä ei-metalleja, pii ja germanium ovat puolimetalleja. Lyijy on tyypillistä - metallia. Kaikilla alkuaineilla on hapetusaste: +4, +2, lisäksi ylhäältä alas korkean hapetusasteen stabiilius laskee ja matalan stabiilisuus kasvaa. Alkuaineiden yhdisteet, joiden hapetusaste (+4) on rivissä hiilestä lyijyyn, paranevat hapettavat ominaisuudet, ja hapetustilassa (+2) olevien yhdisteiden pelkistävät ominaisuudet heikkenevät. Esimerkiksi germanium ja tina hapetustilassa (+2) ovat vahvoja pelkistäviä aineita, Ge (+2) -yhdisteissä pelkistysominaisuudet ovat niin voimakkaita, että hapettavan aineen puuttuessa ne ovat suhteettomia. Lyijyn hapetusaste (+2) on stabiilin ja Pb (+4) -yhdisteet ovat vahvoja hapettimia. Ominaisuudet Atomisäde, nm Ionisäde E -4, nm Ionisäde E +4, nm Band gap, EV 5.2 (timantti) Sulamispiste, 0 С Kiehumispiste, 0 С Tiheys, g/cm3 E (E 3+ rr / E), B Hapetustila Timantti(sp 3) on kiteinen aine, jolla on atomikoordinaatiohila ja jolla on korkea kovuus ja merkittävä tiheys. Se on kovempaa kuin kaikki aineet. Sitä käytetään laajasti lasin leikkaamiseen, poraamiseen kiviä erikoiskovien materiaalien hionta. Näytteet siitä puhtaassa muodossaan taittavat voimakkaasti valoa (hehkua). Timantit saadaan leikkaamalla läpinäkyviä kiteitä. Se on jalokivistä kallein. Timantin paino ilmaistaan karaateina (1 karaatti vastaa 0,2 grammaa). Timantin arvo nousee suhteessa sen massan neliöön. Sp2-hybridisaatiolla muodostuu litteä rakenne grafiitti... Grafiitti on musta-harmaa kiteinen aine, jolla on heikko metallinen kiilto. Kerrosten välinen etäisyys on erittäin suuri (0,335 nm), ja molekyylien väliset voimat kerrosten välillä grafiitissa ovat hyvin pieniä. Grafiitti hajoaa ohuiksi hiutaleiksi, jotka ovat itsessään erittäin vahvoja ja tarttuvat helposti paperiin. Grafiitti on tulenkestävää, siitä valmistetaan upokkaat metallurgiaan. V ydinreaktorit grafiittia käytetään neutronien hidastimena. Esiintyy koksista saatujen kerrostumien muodossa (Altai). Grafiitin siirtyminen timantiksi suoritetaan 1800 °C:n lämpötilassa ja 6 GPa:n paineessa liuottimien (sula FeS, Ta, Ni jne.) läsnä ollessa. Grafiitin lajikkeita ovat noki ja puuhiili. Kivihiiltä saadaan hiilipitoisten yhdisteiden lämpöhajotuksella. Kivihiili on hienojakoista grafiittia. Puuhiiltä tuotetaan hiiltämällä puuta. Hiili (erityisesti puuhiili) sisältää suuren määrän huokosia, joten sillä on korkea adsorptiokyky. Adsorptio on hiilen ja muiden kiinteiden aineiden ominaisuus pidättää höyryt, kaasut ja liuenneet aineet pinnaltaan. Aineita, joiden pinnalle adsorptio tapahtuu, kutsutaan adsorbenteiksi. Jos muste (kivihiili on adsorbentti, muste on adsorbaatti) johdetaan jauhetun hiilen läpi, ne värjäytyvät. Tekniikassa alumiinisilikaatteja käytetään adsorbentteina. Lääketieteessä aktiivihiilitabletteja käytetään haitallisten aineiden poistamiseen. Hiilen vähentävät ominaisuudet ovat tyypillisempiä: С ° + О 2 = СО 2. Hiili pelkistää Fe, Cu, Zn, Pb ja muut metallit oksideistaan, esim. 2ZnO + С ° = 2Zn + С +4 О 2. Korkeissa lämpötiloissa hiili on vuorovaikutuksessa hapen, typen, halogeenien ja monien muiden metallien kanssa. Hiilimonoksidi(II) CO:ta muodostuu hiilen palaessa hapenpuutteella: 2C + O 2 = 2CO. Monoksidimolekyylissä on kolmoiskemiallinen sidos, joten CO:lle on ominaista alhainen sulamispiste ja alhainen liukoisuus veteen. Teollisuudessa hiilidioksidia saadaan ohjaamalla hiilidioksidia kuuman hiilen yli korkeassa lämpötilassa: CO 2 + C = 2CO. Tämän reaktion esiintymisen vuoksi autojen pakokaasut sisältävät CO:ta, sisältävät myös CO:ta, huonon pidon omaavien uunien pakokaasuja. Laboratoriossa hiilimonoksidia CO saadaan lisäämällä väkevään rikkihappoon tipoittain muurahaishappoa, joka ottaa siitä vettä pois: HCOOH CO + H 2 O. Oksaalihappo, kun sitä kuumennetaan rikkihapon kanssa, muodostaa kahden oksidin seoksen: H 2 C 2 0 4 = CO + CO 2 + H 2 O. Saatujen kaasujen seos johdetaan bariumhydroksidiliuoksen läpi, joka absorboi vain CO 2:ta. Fysiologinen toiminta
... Hiilimonoksidi on erittäin myrkyllistä, tappava CO:n annos ilmassa on 0,2 %. CO sitoutuu veren hemoglobiiniin voimakkaammin kuin happi, mikä estää hapen siirtymisen kehossa. Pienen annoksen myrkytyksen merkit: epätavallisen kirkas veri, voimakas päänsärky, joskus tajunnan menetys. Ominaisuudet.
Hiilimonoksidi (CO) on väritön kaasu, ilmaa raskaampi, liukenee heikosti veteen. Imeytyy aktiivihiileen sekä I 2 O 5:tä sisältävään suodatinkerrokseen. Hiilimonoksidi on kemiallisesti inerttiä tavallisissa lämpötiloissa, mutta katalyyttien mukana se reagoi vedyn kanssa muodostaen hiilivetyjä. Hiilessä ja hapessa olevien yksinäisten parien vuoksi hiilimonoksidi on ligandi ja muodostaa vahvoja komplekseja esimerkiksi siirtymämetallien kanssa. Korkeissa lämpötiloissa CO pelkistää monia metalleja oksideistaan: CO + CuO = Cu + CO 2. Tätä hiilimonoksidin (II) ominaisuutta käytetään metallien sulatuksessa malmeista. Yhdessä rikin kanssa muodostaa tiooksidia: Yhdessä kloorin kanssa muodostaa fosgeenia: CO + C? 2 = SOS? 2. Fosgeeni (SOS? 2) on väritön kaasu, jolla on heikko heinähaju. Erittäin Varo myrkyllistä, ensin maailmansota sitä käytettiin tukehtuvana ja myrkyllisenä aineena. Fosgeeni hydrolysoituu hitaasti veden vaikutuksesta muodostaen suola- ja hiilihappoja: SOS? 2 + 2HON = H2CO3 + 2HC ?. Hiilidioksidi CO 2 - muodostuu luonnossa palamisen ja hajoamisen aikana eloperäinen aine... Ilmassa sen pitoisuus on 0,03%, se sisältyy myös moniin mineraalilähteitä(narzan, borjomi). Venuksen ilmakehän hiilidioksidipitoisuus on 95 %. Vihreät kasvit imevät hiilidioksidia fotosynteesiprosessissa klorofyllinsä avulla; kun aurinkoenergia imeytyy kasveihin, muodostuu orgaanista ainetta (pääasiassa glukoosia) ja happea vapautuu ja vapautuu ilmakehään. Imeytynyt energia vapautuu uudelleen dissimilaatiossa elävissä eläimissä ja kasveissa. Orgaanisten aineiden dissimilaatio organismeissa on niiden hapetusprosessi entsyymien läsnä ollessa hiilidioksidin ja veden muodostuessa: III-ryhmän pääalaryhmän alkuaineiden fysikaaliset ominaisuudet. Alumiinin, boorin yleiset ominaisuudet. Luonnolliset epäorgaaniset hiiliyhdisteet. Piin kemialliset ominaisuudet. Hiilen vuorovaikutus metallien, ei-metallien ja veden kanssa. Oksidien ominaisuudet. esitys lisätty 9.4.2017 Pääluokat epäorgaaniset yhdisteet... Yleisyys kemiallisia alkuaineita. Yleiset kuviot jaksollisen järjestelmän ryhmien I, II ja III s-alkuaineiden kemia D.I. Mendelejev: fysikaaliset, kemialliset ominaisuudet, tuotantomenetelmät, biologinen rooli. opetusohjelma, lisätty 3.2.2011 VIA-alaryhmän alkuaineiden yleiset ominaisuudet, niiden tuotanto, fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet, jakautuminen luonnossa. Kalkogeenien vety- ja happiyhdisteet. Hapetusasteiden perustelut + IV, + VI. Rikkihapon tärkeimmät käyttöalueet. esitys lisätty 8.11.2013 Kalsium yhtenä maan runsaimmista alkuaineista, sen tärkeimmät fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet, löytö- ja tutkimushistoria. Elementin löytäminen luonnosta, sen laajuus käytännön sovellus... Olemassa olevat yhdisteet ja biologinen rooli. testi, lisätty 26.1.2014 Kuparialaryhmän alkuaineiden ja niiden yhdisteiden atomi-, fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. Kuparin alaryhmän alkuaineiden sisältö maankuoressa. Pyro- ja hydrometallurgisten prosessien käyttö kuparin valmistukseen. Kuparin, hopean ja kullan yhdisteiden ominaisuudet. tiivistelmä, lisätty 26.6.2014 Jaksollisen järjestelmän ryhmän IV kemiallisten alkuaineiden yleiset ominaisuudet, niiden esiintyminen luonnossa ja yhdisteet muiden ei-metallien kanssa. Hankitaan germaniumia, tinaa ja lyijyä. Titaani-alaryhmän metallien fysikaalis-kemialliset ominaisuudet. Zirkoniumin käyttöalueet. esitys lisätty 23.4.2014 Ryhmän I alkuaineiden yleiset ominaisuudet, niiden kemialliset ja fyysiset ominaisuudet, löytöhistoria ja hankintamenetelmien ominaisuudet. Litium ja sen yhdisteet. Säännöllisyydet alkalimetalliatomien rakenteessa. Tallennussäännöt joillekin tämän ryhmän elementeille. esitys lisätty 30.11.2012 P-elementtien ominaisuus ja ryhmäarvo. Niiden hapetustilat. Kalkogeeniatomien tila. Halogeenien ominaisuudet. Alumiinin, typen ja hiilen alaryhmä. Boorin tärkeimmät mineraalimuodot. Esiintyminen maankuoressa eri tyyppejä mineraaleja. esitys lisätty 22.4.2016 Metallit. Menetelmät metallien saamiseksi. Metallien kemialliset ominaisuudet. Ryhmän I pääalaryhmän metallien ominaisuudet. II ryhmän pääalaryhmän elementtien ominaisuudet. III-ryhmän pääalaryhmän elementtien ominaisuudet. Alumiini. Siirtymämetallit tiivistelmä lisätty 18.5.2006 Toisen ryhmän pääalaryhmän elementti, D. I. Mendelejevin kemiallisten alkuaineiden jaksollisen järjestelmän neljäs jakso. Nimen historia ja alkuperä. Kalsiumin löytäminen luonnosta. Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. Metallisen kalsiumin käyttö. P-elementtien yleiset ominaisuudet P-elementtien yleinen elektronikaava on ns 2 np 1 ¸6, missä n on pääkvanttiluku. Useimmat p-elementit ovat ei-metallisia. Alkuaineita, kuten Al, Ga, In, Tl, Sn, Pb, Sb, Bi, Po pidetään perinteisesti metallisina, vaikka ne säilyttävätkin monet ei-metallien ominaisuudet. Kaikki p-elementtien valenssielektronit ovat ulkotasolla, joten ne kuuluvat pääalaryhmiin. P-alkuaineiden atomit pystyvät osoittamaan sekä positiivisia että negatiivisia hapetustiloja. Pääsääntöisesti p-alkuaineiden atomeilla on vaihteleva valenssi, ja parillisissa ryhmissä se on parillinen ja parittomissa ryhmissä pariton. Jakson aikana, kun p-elektronien lukumäärä ulkoisella tasolla alkuaineiden atomeissa kasvaa, atomien säde pienenee, ionisaatioenergia ja elektronien affiniteettienergia kasvavat, ts. atomin hapettavat ominaisuudet (kyky vastaanottaa elektroneja) paranevat. p-alkuaineilla, jotka ovat hapettavia aineita, voi olla myös pelkistäviä ominaisuuksia, joten useimmat p-alkuaineet kykenevät disproportionaatioreaktioihin. Esimerkiksi: CaO + 3C = CaC 2 + CO 2As + 3NaOH = AsH3 + Na3 AsO 3 3S + 6KOH = 2K 2 S + K 2 SO 3 + 3 H 2 O Alaryhmän sisällä ylhäältä alas, kun elementin sarjanumero kasvaa, p-elementtien ei-metalliset ominaisuudet heikkenevät ja metalliset ominaisuudet vahvistuvat, jolloin tyypillisin positiivinen hapetusaste laskee. Esimerkiksi alkuaineiden tyypillinen hapettumistila: jaksossa III Al 3+, Si 4+, P 5+, S 6+ VI-jaksolla Tl 1+, Pb 2+, Bi 3+, Po 4+ Siten voidaan päätellä, että yhdisteet Tl 3+, Pb 4+, Bi 5+ ovat vahvoja hapettimia ja yhdisteet Ga 1+, Ge 2+, As 3+ ovat pelkistäviä aineita. Vetyyhdisteiden vahvuus pääalaryhmissä ylhäältä alas laskee johtuen atomin säteen kasvusta. Esimerkiksi: CH4® SiH4® GeH4® SnH4® PbH4; NH 3 ® PH 3 ® SbH 3 ® BiH 3. Melkein kaikki p-alkuaineet ovat hapon muodostajia, ja happea sisältävien happojen stabiilius ja lujuus lisääntyvät p-alkuaineen hapetusasteen kasvaessa. Esimerkiksi happojen vahvuus kasvaa riveissä: HClO® HClO 2® HClO 3® HClO 4; H2S03® H2S04; HNO 2 ® HNO 3. P-alkuaineiden yhdisteiden redox-ominaisuudet riippuvat pääsääntöisesti niiden atomien hapetusasteesta, joista nämä yhdisteet muodostuvat. Yhdisteet, joissa p-alkuaineatomi on välihapetustilassa, voivat osoittaa sekä hapettavia että pelkistäviä ominaisuuksia (H 2 O 2, N 2 H 4, NH 2 OH, HNO 2, H 3 PO 2, H 2 SO 3 jne.). ). p-elementtejäVII ryhmä (halogeenit) Työsuunnitelma aiheesta:
1. Yleiset ominaisuudet ryhmän VII p-alkuaineiden ominaisuuksista, jotka ovat luonnossa, saada. Yksinkertaisten aineiden fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. 2. Alimmassa hapetusasteessa olevat yhdisteet: halogenidit, halogenidivetyhapot ja niiden suolat. Vastaanottaminen. Palauttavat ominaisuudet. 3. Positiivisessa hapetustilassa olevat yhdisteet: happea sisältävät hapot, niiden tuotanto, stabiilisuus, hapon lujuus ja redox-ominaisuudet. Happipitoisten happojen suolat, tuotanto, kemialliset ominaisuudet. Harjoitus 1 1. Miksi parittomat valenssit ovat halogeeneille tyypillisempiä kuin parilliset? Perustele vastaus atomin rakenneteorian näkökulmasta. 2. Miten selittää hydrofluoridien olemassaolo? Miksi kloori, bromi ja jodi eivät muodosta analogisia yhdisteitä? Perustele vastaus. 3. Mitä aineita jodihappo on vuorovaikutuksessa: a) Ca; b) P203; c) NaOH. Perustele vastaus kirjoittamalla vastaavien reaktioiden yhtälöt. 4. Miten reagoivien aineiden pitoisuutta tulisi muuttaa kloorisaannon lisäämiseksi: O 2 + 4HCl 2Cl 2 + 2H 2 O? Perustele vastauksesi Le Chatelier'n periaatteen perusteella. 5. Määritä hapettava aine seuraavissa reaktioissa: a) I 2 + H 2 O 2 → HIO 3 + H 2 O b) HIO 3 + H 2 O 2 → O 2 + I 2 + H 2 O. Aseta kertoimet elektroniikka-ionitasapainomenetelmällä. Määritä hapettimen ekvivalentti ja laske moolimassa ekvivalentti hapettavaa ainetta. Tehtävä 2 1. Miksi halogeenimolekyylit eivät voi sisältää enemmän kuin kahta atomia? Perustele vastaus valenssisidosmenetelmän (MVB) kannalta. 2. Miksi fluorivetyhapon molekyyli kirjataan H 2 F 2:ksi? Perustele vastaus. 3. Kuinka monta σ-sidosta on happea sisältävien kloorihappojen molekyyleissä? Perustele vastaus valenssisidosmenetelmän (MVB) kannalta. 4. Onko mahdollista valmistaa liuoksia, jotka sisältävät seuraavia suoloja: a) NaCl ja KNO 3; b) NaCl ja AgN03; c) NaCl ja AgF. Perustele vastaus kirjoittamalla vastaavien reaktioiden yhtälöt. 5. Kirjoita reaktioyhtälö kaliumbromidin ja kaliumdikromaatin vuorovaikutukselle pH:ssa< 7. Расставьте коэффициенты в уравнении методом электронно-ионного баланса. Определите эквивалент восстановителя, рассчитайте его молярную массу. Tehtävä 4 1. Kumpi luetelluista yhdisteistä on polaarisempi: a) HF; b) HCl; c) HI; d) HBr? Miksi? Perustele vastaus valenssisidosmenetelmän näkökulmasta. 2. Mitkä luetelluista aineista saattavat bromin liukoiseen tilaan: a) H 2 O; b) H2S04:n liuos; c) NaOH-liuos; d) bentseeni. Perustele vastaus. 3. Minkä seuraavista aineista suolahappo on vuorovaikutuksessa: a) Cu; b) P; c) MgO; d) NaOH. Perustele vastaus kirjoittamalla vastaavien kemiallisten reaktioiden yhtälöt. 4. Kirjoita matemaattinen lauseke reaktion kemialliset tasapainovakiot: H 2 (g.) + I 2 (g.) Û 2HI (g.). Miten reagoivien aineiden pitoisuutta tulisi muuttaa jodidin saannon vähentämiseksi? Perustele vastauksesi Le Chatelier'n periaatteen mukaisesti. 5. Täydennä seuraavan redox-reaktion yhtälö: NaHSO 3 + NaIO 3 + H 2 O → NaHSO 4 + I 2 +. ... ... Aseta kertoimet elektroniikka-ionitasapainomenetelmällä. Määritä hapettimen ja pelkistimen ekvivalentti, laske hapettimen ja pelkistimen ekvivalentin moolimassa. Tehtävä 5 1. Millä vesiliuoksessa olevista halogenideista on suurin dissosiaatioaste: a) HF; b) HCl; c) HI; d) HBr. Miksi? Perustele vastaus. 2. Muodosta klooriatomin ja Cl - ionin elektroniset kaavat. Selitä atomirakenneteorian näkökulmasta, miksi normaalioloissa klooriatomia ei ole vapaassa tilassa, mutta Cl-ionia ei ole olemassa (vesiliuoksessa, kidehilassa)? 3. Missä luetelluista muunnoksista hapetusprosessi on ilmoitettu: a) Cl - → Cl 0; b) Cl 5+ → Cl; c) I 0 → I 5+? Perustele vastaus kirjoittamalla reaktioiden elektroniset yhtälöt. 4. Kuinka seuraavat aineet reagoivat keskenään: a) Cu ja F 2; b) Fe ja Cl2; c) Ca ja Br2; d) Zn ja I 2. Kirjoita vastaavien reaktioiden yhtälöt ja anna reaktiotuotteiden nimet. 5. Täydennä yhtälö kemiallinen reaktio: Na2S + NaBrO + H2S04 →. ... ... Sijoita kertoimet yhtälöön käyttämällä elektroni-ionitasapainomenetelmää. Määritä hapettimen ja pelkistimen ekvivalentti, laske hapettimen ja pelkistimen ekvivalentin moolimassa. Tehtävä 6 1. Miksi fluori ei koskaan osoita positiivista hapetustilaa? Perustele vastaus. 2. Kuinka monta σ-sidosta on halogeenien happea sisältävien happojen molekyyleissä hapetustilassa +5? 3. Missä luetelluista muunnoksista pelkistysprosessi on ilmoitettu: a) I - → I 0; b) Cl3+ → Cl5+; c) Cl3+ → Cl-. Perustele vastaus kirjoittamalla reaktioiden elektroniset yhtälöt. 4. Mitkä annetuista esimerkeistä kemiallisista reaktioista vastaavat lyhyttä ioniyhtälöä Ag + + Cl - = AgCl: a) AgN03 + HCl → ...; b) Ag2S04 + NaCl →…; c) Ag20 + HCl →…. 5. Suorita reaktioyhtälö loppuun pH:ssa > 7: MnCl 2 + KClO +. ... ... → Jos värin tiedetään muuttuvan vihreäksi reaktion seurauksena. Sijoita kertoimet yhtälöön käyttämällä elektroni-ionitasapainomenetelmää. Laske mangaani(II)kloridin massa, joka tarvitaan reagoimaan 5 mooliekvivalentin kanssa KClO:ta näissä olosuhteissa. p-elementtejäVI ryhmä Työsuunnitelma aiheesta: 1. Ryhmän VI p-alkuaineiden ominaisuuksien yleiset ominaisuudet. 2. Happi. Allotrooppiset modifikaatiot. Happi- ja otsonimolekyylien rakenne. Oksidit, peroksidit, superoksidit, otsonidit. Hankinta ja ominaisuudet. 3. Vesi. Poikkeama veden fysikaalisissa ominaisuuksissa. Veden kemialliset ominaisuudet. Vetyperoksidi, valmistusmenetelmät, molekyylirakenne, kemialliset ominaisuudet (happo-emäs ja redox). 4. Rikki. Yksinkertaisen aineen allotrooppiset modifikaatiot, fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. 5. Rikkivety. Molekyylirakenne, tuotanto, fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. Rikkivetyhappo, sulfidit ja persulfidit, niiden ominaisuudet, valmistus ja käyttö. Rikkiyhdisteiden pelkistävät ominaisuudet alimmassa hapetustilassa. 6. Rikin oksidit, halogenidit ja oksohalogenidit. Happipitoiset rikkihapot, happojen ja niiden johdannaisten happamien ja redox-ominaisuuksien karakterisointi. Rikkihappo: tuotanto, molekyylirakenne, kemialliset ominaisuudet. Rikkihapon vuorovaikutus metallien kanssa. Sulfaatit. Polyionihapot ja niiden suolat. Tiorikkihappo ja natriumtiosulfaatti: valmistus, molekyylirakenne, kemialliset ominaisuudet. Rikkiperoksohapot (perhapot), peroksosulfaatit: valmistus, molekyylirakenne, ominaisuudet. 7. Seleenialaryhmän elementit. Luonnossa oleminen. Yksinkertaisten aineiden ominaisuudet. Seleenialaryhmän alkuaineiden yhdisteiden vertailuominaisuudet: happo-emäs, redox-ominaisuudet. Yksittäiset toimeksiannot Harjoitus 1 1. Kuinka monta millilitraa (n.u.) rikkidioksidia tarvitaan reaktioon 50 ml:n kanssa 0,1 N kaliumhydroksidiliuosta? 2. Missä luetelluista muunnoksista hapetusprosessi on ilmoitettu: a) S +4 → S 2 -; b) S2- → S0; c) Se +4 → Se 0. Perustele vastaus kirjoittamalla vastaavien reaktioiden elektroniset yhtälöt. 3. Alkuaineseleeniä voidaan saada seleenihaposta pelkistämällä vahvoilla pelkistysaineilla. Kirjoita elektroni-ioni- ja molekyyliyhtälöt seleenihapon reaktiolle hydratsiinin kanssa, joka hapettuu typeksi. 4. Yksi yleisimmistä luonnollisista rikkiyhdisteistä on rikkikiisu, jonka pääkomponentti on sulfidi FeS 2 ja sisältää myös muita epäpuhtauksia. Määritä, mikä tilavuus rikki(IV)oksidia voidaan saada (n.o.) polttamalla 600 g rikkikiisua, jos siinä olevien epäpuhtauksien massaosuus on 20 %. 5. Laske suolan massaosuus liuoksessa, joka on saatu 40-prosenttisen rikkihappoliuoksen täydellisen neutraloinnin jälkeen 15-prosenttisella natriumhydroksidiliuoksella. Tehtävä 2 1. Kuinka monta tilavuutta (n.o.) rikkivetyä ja rikki(IV)oksidia täytyy reagoida keskenään, jotta muodostuvan rikin massa olisi 100 kg? 2. Mikä on sulfaatti-ionin spatiaalinen konfiguraatio (geometria): a) neliö; b) nelikulmainen pyramidi; c) tetraedri. Miksi? Perustele vastaus atomin rakenneteorian näkökulmasta. 3. Miksi vetyperoksidilla voi olla sekä hapettavia että pelkistäviä ominaisuuksia? Muodosta vetyperoksidin reaktioiden elektroni-ioni- ja molekyyliyhtälöt: a) rikkihapolla happamaksi tehdyllä kaliumpermanganaattiliuoksella; b) kaliumjodidiliuoksella. 4. Kuinka paljon liuosta, jonka rikkihapon massaosuus on 70 %, voidaan saada 200 kg painavasta, FeS 2:ta ja epäpuhtauksia sisältävästä rikkikiiskistä? Epäpuhtauksien massaosuus rikkikiisussa on 10 % ja rikkihapon saanto 80 %. 5. Liuoksen läpi, joka sisälsi 10 g natriumhydroksidia, johdettiin 30 g rikkivetyä. Mitä suolaa muodostui tässä tapauksessa? Määritä sen massa. Tehtävä 3 1. Kuinka monta litraa rikkidioksidia (n.u.) saadaan saattamalla 6,5 g kuparia reagoimaan väkevän rikkihapon kanssa? 2. Mitä suoloja hydrolysoidaan vesiliuoksessa: a) K 2 SO 4; b) AI2(S04)3; c) AI2S3; d) K 2 S. Perustele vastaus kirjoittamalla reaktioiden molekyyli- ja ioni-molekyyliyhtälöt. 3. Mikä on hapen hapetusaste yhdisteissä: O 2; 03; Na20; H202; KO 2; KO 3? Natriumperoksidi imee ammoniakkia hapettamalla sitä mahdollisimman paljon. Kirjoita molekyyli- ja elektroniikkareaktioyhtälöt. 4. Otsonin massaosuus hapen kanssa seoksessa on 10 %. Laske vedyn massa, joka tarvitaan reagoimaan 8 g:n kanssa tällaista seosta. Huomaa, että kun vety reagoi molempien allotrooppisten happimodifikaatioiden kanssa, muodostuu vettä. 5. Laske rikkihappoliuoksen massa, jonka massaosuus on 96 % H 2 SO 4 , joka saadaan 3,6 kg painavasta rikkikiisestä. Tehtävä 4 1. Kuinka paljon 10-prosenttista (painosta) rikkihappoliuosta tarvitaan, jotta saadaan 33,6 litraa vetyä (NU), kun se on vuorovaikutuksessa sinkin kanssa? 2. Mitä suoloja hydrolysoidaan vesiliuoksessa: a) Na2S04; b) Na2S203; c) Na2S; d) Na2S03. Kirjoita molekyyli- ja ioni-molekyylireaktioyhtälöt ja määritä väliaineen pH. 3. Mitkä vetyperoksidin ominaisuudet ovat selvempiä: hapettavat vai pelkistävät? Motivoi vastauksesi vastaavien potentiaalien arvoilla. Natriumperoksidi imee rikkivetyä ja hapettaa sitä mahdollisimman paljon. Kirjoita tämän reaktion molekyyli- ja elektroni-ioniyhtälöt. 4. Mikä tilavuus ilmaa ja kuinka monta massaa vettä tulisi ottaa, jotta rikki(IV)oksidi, jonka tilavuus on 10 litraa (normaaliolosuhteissa), muuttuisi rikkihapoksi? Hapen tilavuusosuus ilmassa on 20,95 %. 5. Missä tapauksessa saadaan enemmän happea: hajottamalla 5 g kaliumpermanganaattia vai hajottamalla 5 g kaliumkloraattia? Perustele vastaus kirjoittamalla vastaavien reaktioiden yhtälöt ja suorittamalla tarvittavat laskelmat. Tehtävä 5 1. Määritä SeO 2:n massa, kun hydratoituna saadaan 3 moolia vastaavaa happoa. 2. Mitkä yhdisteet voivat osoittaa hapettavia ominaisuuksia: a) H 2 S; b) H2S03; c) H2S04 (jaettu); d) H2S04 (kons.)? Miksi? Perustele vastauksesi OVR-teorian näkökulmasta. 3. Alkuaine telluuria voidaan saada H 6 TeO 6:sta pelkistämällä vahvoilla pelkistysaineilla. Kirjoita elektroniikka- ja molekyyliyhtälöt orthotelluurihapon reaktiolle rikkioksidin (IV) kanssa. 4. Happea saatiin 7,9 g painoisesta kaliumpermanganaatista, joka reagoi magnesiumin kanssa. Mikä massa magnesiumoksidia saadaan tässä tapauksessa? 5. Ilmoita happiatomin rakenteen perusteella sen valenssiominaisuudet. Mitä hapetustiloja happi osoittaa yhdisteissä? Perustele vastauksesi antamalla sopivia esimerkkejä. Tehtävä 6 1. Kuinka monta moolia natriumseleniittiä tarvitaan reaktioon 33,6 litran klooria (NU) kanssa yhtälön mukaisesti: Na 2 SeO 3 + Cl 2 + H 2 O →. ... ... ? 2. Mitkä yhdisteet voivat osoittaa pelkistäviä ominaisuuksia: a) H2S; b) H2S03; c) H2S04 (jaettu); d) H2S04 (väk.). Miksi? Perustele vastauksesi OVR-teorian näkökulmasta. 3. Tee rikki- ja seleeniatomien elektroniset kaavat. Ovatko ne täydellisiä sähköisiä vastineita? Perustele vastaus atomin rakenneteorian näkökulmasta. 4. Listaa laboratorio- ja teollisuusmenetelmät hapen tuottamiseksi, anna vastaavien reaktioiden yhtälöt. Mitkä ovat tärkeimmät hapen käytännön soveltamisalueet? 5. Miten ja miksi happamat ominaisuudet muuttuvat sarjassa: H 2 S, H 2 Se, H 2 Te? p-elementtejäRyhmä V Työsuunnitelma aiheesta: 1. Ryhmän V p-alkuaineiden ominaisuuksien yleiset ominaisuudet luonnossa olemisesta, vastaanottamisesta. Yksinkertaisten aineiden fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. 2. Typpi. Typen saanti, ominaisuudet ja käyttö tekniikassa. Ammoniakki, hydratsiini, hydroksyyliamiini, hydratsoehappo. Niiden kuitti, ominaisuudet, sovellus. Nestemäinen ammoniakki ionisoivana liuottimena. Ammoniakki ligandina. Metallinitridit. Ammoniumsuolat, tuotanto, ominaisuudet. 3. Typen oksidit. Saaminen, molekyylien rakenne, ominaisuudet. Hapetetut typpihapot, ominaisuudet. Näiden happojen suolat, käyttäytyminen liuoksessa ja kuumennettaessa redox-reaktioissa. Typpihapon vuorovaikutus metallien ja ei-metallien kanssa. Aqua regia. 4. Fosfori, kuitti, ominaisuudet, käyttö. Fosfidit ja fosfiinit. Hypofosforihappo ja hypofosfiitit. Fosforianhydridi ja fosforihappo. Fosforihappoanhydridi ja fosforihapot. Halogenidit, oksohalogenidit. 5. Arseenin alaryhmä. Yksinkertaisten aineiden rakenne ja ominaisuudet. Yhdisteet vedyn ja metallien kanssa. Alkuaineiden oksidit, sulfidit, halogenidit ja oksohalogenidit - As, Sb, Bi. Tiohapot ja niiden suolat. Arseeni-, antimoni- ja vismuttiyhdisteiden hydroksidien happo-emäsominaisuudet ja redox-ominaisuudet eri hapetustiloissa. Sovellus. Harjoitus 1 1. Anna vertaileva kuvaus typpialaryhmän alkuaineiden atomeista, osoittaen: a) elektroniset kokoonpanot; b) valenssiominaisuudet; c) tyypillisimmät hapetustilat. 2. Mikä on kaliumnitriitin massa, joka voidaan hapettaa rikkihapon läsnä ollessa 30 ml 0,09 N kaliumpermanganaattiliuosta? 3. Kuinka paljon ammoniakkia tarvitaan typpihapon saamiseksi, jonka massa on 12,6 tonnia, kun otetaan huomioon, että tuotantohäviöt ovat 5 %. 4. Valitse elektronisen tasapainomenetelmän avulla kertoimet seuraavien redox-reaktioiden kaavioista: a) Ca + N 2 → Ca 3 N 2 b) P 4 + O 2 → P 4 O 6
c) NO 2 + О 2 +
H 2 O → HNO 3 5. Laske 0,1 N natriumnitriittiliuoksen pH ja suolan hydrolyysiaste tässä liuoksessa. Tehtävä 2 1. Kirjoita kemiallisten reaktioiden yhtälöt, jotka on suoritettava seuraavien muunnosten suorittamiseksi: Pb (NO 3) 2 → NO 2 → N 2 O 4 → HNO 3 → NH 4 NO 3 → NH 3 2. Kuinka paljon 0,05 N kaliumpermanganaattiliuosta tarvitaan hapettamaan 20 ml natriumarseniittiliuosta, joka sisältää 0,02 g NaAsO 2:ta? 3. Täydennä reaktioyhtälö: Cu 2 S + HNO 3 (konsentr.) →…. Sijoita kertoimet yhtälöön käyttämällä elektroni-ionitasapainomenetelmää. 4. Kuvaile NH 3, NH 4 +, HNO 3 elektronirakennetta valenssisidosmenetelmän näkökulmasta. Mikä on typen hapetusaste kussakin näistä yhdisteistä? 5. Määritä typen massa, joka 20 °C:n lämpötilassa
ja paine 1,4 ∙ 10 5 Pa vie 10 litran tilavuuden. Tehtävä 3 1. Anna esimerkkejä typpiyhdisteistä, joiden molekyyleissä on luovuttaja-akseptorimekanismin kautta muodostuneita sidoksia. 2. Kuinka paljon 0,25 n kaliumpermanganaattiliuosta tarvitaan hapettumiseen happamassa väliaineessa, jossa on 0,05 l 0,2 M natriumnitriittiliuosta? 4. Kuvaile N 2 -molekyylin elektronirakennetta VS-menetelmän näkökulmasta. Mitkä ovat typen kemialliset ominaisuudet yksinkertaisena aineena? 5. Kirjoita reaktioyhtälöt, jotka on suoritettava seuraavien muunnosten suorittamiseksi: Ca 3 (PO 4) 2
→ P → P 4 O 10 → H 3 PO 4 → CaHRO 4 ∙ 2H 2 O. Tehtävä 4 1. Sulfidien As 2 S 3, Sb 2 S 3, Bi 2 S 3 seos käsitelty natriumsulfidiliuoksella. Mikä sulfidi jäi liukenematta? Perustele vastaus kirjoittamalla sulfidien liukenemisen reaktioyhtälöt. 2. Kuinka monta moolia kaasumaisia tuotteita saadaan 10:n hajoamisen aikana
moolia nikkeli(II)nitraattia? 3. Mitä typpiyhdisteitä saadaan ilmakehän typen suoralla sitomisella (fiksaatiolla)? Kirjoita muistiin niiden valmistuksen reaktioyhtälöt ja ilmoita olosuhteet reaktioiden suorittamiselle. 4. Mikä tilavuus ammoniakkia (normaaliolosuhteissa) saadaan toimimalla kahdella litralla 0,5 N alkaliliuosta ammoniumsuolaan? 5. Mikä massa fosfori(V)oksidia muodostuu 18,2 g:n kalsiumfosfidista Ca 3 P2 saadun fosfiinin PH 3 täydellisen palamisen aikana? Tehtävä 5 1. Anna esimerkkejä ammoniakille ominaisista additio-, vetysubstituutio- ja hapetusreaktioista. Kirjoita vastaavien reaktioiden yhtälöt muistiin. 2. Laske typpidioksidin tilavuus (n.u.), joka tarvitaan reaktioon 50 ml:lla 0,1 N kaliumhydroksidiliuosta? 3. Mikä on ammoniumkloridin massa, joka muodostuu 7,3 g painavan kloorivedyn ja 5,1 g painavan ammoniakin vuorovaikutuksessa? Mitä kaasua jää ylimääräiseksi? Määritä ylimäärän massa. 4. Sijoita kertoimet elektronisen tasapainon menetelmällä yhtälöön: Ca 3 (PO 4) 2 + SiO 2 + C → CaSiO 3 + P + CO. Määritä hapettimen ja pelkistimen moolimassaekvivalentti. 5. Ehdota tapaa erottaa huonosti liukenevat Sb (OH) 3 ja Bi (OH) 3 toisistaan? Perustele vastaus kirjoittamalla vastaavien reaktioiden yhtälöt Tehtävä 6 1. Kuinka monta tonnia kalsiumsyanamidia saadaan 3600 m 3:stä typpeä (20 °C, normaali ilmanpaine) saattamalla se reagoimaan kalsiumkarbidin kanssa, jos typpihäviöt ovat 40 %? 2. Kirjoita reaktioyhtälö vismutin ja väkevän typpihapon vuorovaikutukselle. Sijoita kertoimet yhtälöön ioni-elektronisen tasapainon menetelmällä. Määritä pelkistimen ja hapettimen ekvivalentti ja moolimassaekvivalentti. 3. Mitä tuotteita saadaan kalsinoimalla nitraatteja: natriumia, kalsiumia, kuparia, lyijyä, elohopeaa ja hopeaa? Kirjoita vastaavien reaktioiden yhtälöt, järjestä kertoimet elektronisen tasapainon menetelmällä. 4. Ammoniumnitraatti voi hajota kahdella tavalla: 1) NH 4 NO 3 (k) = N 2 O (g) + 2H 2 O (g); 2) NH4NO3 (c.) = N2 (g) + 1/202 (g) + 2H20 (g). Mikä seuraavista reaktioista on todennäköisin ja mikä eksotermisempi 25 °C:ssa? Vahvista vastauksesi laskemalla ∆G ° 298 ja ∆Н ° 298. Miten näiden reaktioiden todennäköisyys muuttuu lämpötilan noustessa? 5. Mitkä tekijät määräävät typpihapon pelkistystuotteiden koostumuksen? Perustele vastaus antamalla vastaavien reaktioiden yhtälöt. p-elementtejäIV ryhmä Työsuunnitelma aiheesta:
1. Ryhmän IV p-elementtien yleiset ominaisuudet, luonnossa oleminen, vastaanottaminen. Yksinkertaisten aineiden fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. 2. Hiili: luonnonyhdisteet, tuotanto, käyttö, fysikaaliset ominaisuudet, kemialliset ominaisuudet. Hiilen allotrooppiset modifikaatiot. Hiilimonoksidi (II) ja metallikarbidit. Hiilimonoksidi (IV). Hiilihappo, karbonaatit, tiokarbonaatit. 3. Hiilen yhdisteet ei-metallien kanssa: syaani, hiilidisulfidi; rodaanihappo ja tiosyanaatit. 4. Pii: luonnonyhdisteet, tuotanto, käyttö, fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. Piihappiyhdisteet. Piihappo, silikaatit. 5. Germanium-alaryhmän elementit: luonnonyhdisteet, tuotanto, käyttö, fysikaaliset ominaisuudet, kemialliset ominaisuudet. Germanium-alaryhmän alkuaineiden happiyhdisteet: happo-emäs- ja redox-ominaisuudet. Harjoitus 1 1. Kuvaile piielementin fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia. Kirjoita vastaavien reaktioiden yhtälöt muistiin. 2. Miten lyijy(IV)oksidin hapettavat ominaisuudet voidaan selittää? Täydennä reaktioyhtälö: PbO2 + HCl →… Sijoita kertoimet yhtälöön elektroni-ionitasapainomenetelmällä. Määritä suolan massa ja kaasun tilavuus (NL), jotka saadaan 0,2 mol:n PbO 2:n reaktiossa suolahapon kanssa. 3. Muodosta piikloridin ja nitridin saamisreaktioiden yhtälöt ja osoita niiden esiintymisolosuhteet. Miksi piihalogenidit "savuvat" kosteassa ilmassa? Perustele vastaus kirjoittamalla vastaavien reaktioiden yhtälöt. 4. Mikä tilavuus asetyleeniä (normaaliolosuhteet) saadaan vuorovaikutuksella veden kanssa 0,80 kg CaC 2:n kanssa. 5. Todista Sn (OH) 2:n amfoteerinen luonne. Esitä vastaavien reaktioiden yhtälöt. Tehtävä 2 1. Kuvaile alkuaineen hiilen fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia. Kirjoita vastaavien reaktioiden yhtälöt muistiin. 2. Määritä väliaineen reaktio ilman laskemista (pH = 7, pH< 7, рН >7) natriumsilikaatin vesiliuos. Perustele vastaus antamalla vastaavien reaktioiden yhtälöt. 3. Kun 3,00 g antrasiittia poltettiin, saatiin 5,30 litraa C02:ta standardiolosuhteissa mitattuna. Laske antrasiitin sisältämän hiilen prosenttiosuus (painosta). 4. Täydennä reaktioyhtälö: C + HNO 3 (konsentr.) CO 2 + ... Aseta kertoimet yhtälöön elektroni-ionitasapainon menetelmällä. Määritä pelkistimen ja hapettimen ekvivalentti ja moolimassaekvivalentti. 5. Kuinka monta grammaa NaCl:a saadaan 265 g:sta Na 2 CO 3:a. Tehtävä 3 1. Kuvaile germanium-alaryhmän alkuaineiden fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia. Kirjoita vastaavien reaktioiden yhtälöt muistiin. 2. Mihin yhdisteluokkaan Pb 2 O 3 ja Pb 3 O 4 (punainen lyijy) kuuluvat? Anna heidän graafiset kaavat. Kirjoita yhtälö punaisen lyijyn ja kaliumjodidiliuoksen vuorovaikutuksesta rikkihappoväliaineessa. 3. Kuinka monta grammaa CaCO 3 saostuu, jos ylimäärä soodaliuosta lisätään 400 ml:aan 0,5 n CaCl 2 -liuosta. 4. Ottaen huomioon syaanivety- ja hiilihappojen dissosiaatiovakioiden arvot: 5 * 10 -10, 4 * 10 -7, vastaavasti, harkitse kuinka ilman hiilidioksidi vaikuttaa alkalisten syanidien vesiliuoksiin. Miksi syanidia tulisi säilyttää tiiviisti suljetuissa astioissa? 5. Mitkä ovat lyijy(II)oksidin ja -hydroksidin happo-emäsominaisuudet? Perustele vastaus antamalla vastaavien reaktioiden yhtälöt. Tehtävä 4 1. Kuvaile hiilimonoksidin (IV) ja hiilihapon fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia. Kirjoita vastaavien reaktioiden yhtälöt muistiin. 2. Miksi germanium ei reagoi laimean rikkihapon kanssa, vaikka se liukenee väkevään happoon? Kirjoita germaniumin ja väkevän rikkihapon välisen reaktion yhtälö. Sijoita kertoimet yhtälöön käyttämällä elektroni-ionitasapainomenetelmää. 3. Kun vesihöyryä johdetaan kuuman hiilen yli, saadaan vesikaasua, joka koostuu yhtä suuresta tilavuudesta CO:ta ja H2:ta. Kuinka paljon vesikaasua (normaaliolosuhteet) saadaan 3,0 kg:sta hiiltä. 4. Mitä muutoksia natrium- ja kaliumsyanidit käyvät läpi vesiliuostensa pitkäaikaisessa varastoinnissa? Kirjoita vastaavien reaktioiden yhtälöt muistiin. 5. Millä värillä lakmus maalataan KCN, Na 2 CO 3 vesiliuoksissa. Perustele vastaus kirjoittamalla vastaavien reaktioiden yhtälöt. Tehtävä 5 1. Kuvaile piioksidin (IV) ja piihapon fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia. Kirjoita vastaavien reaktioiden yhtälöt muistiin. 2. Mitä eroa on germaniumin ja lyijyn vuorovaikutuksella väkevän typpihapon kanssa? Miksi? Kirjoita vastaavien reaktioiden yhtälöt muistiin. Sijoita kertoimet yhtälöihin elektroni-ionitasapainon menetelmällä. 3. Kalsiumkarbonaatti hajoaa kuumentuessaan CaO:ksi ja CO 2:ksi. Kuinka paljon luonnonkalkkikiveä, joka sisältää 90 % (paino) CaCO 3:a, tarvitaan 7,0 tonnin poltetun kalkin saamiseksi. 4. Täydennä reaktioyhtälö: PbS + HNO 3 (väk.) PbSO 4 + NO 2 +…. Sijoita kertoimet yhtälöön käyttämällä elektroni-ionitasapainomenetelmää. Määritä hapettimen ja pelkistimen ekvivalentti. 5. Määritä 0,02 N natriumbikarbonaattiliuoksen Na 2 CO 3 pH ottaen huomioon vain hydrolyysin ensimmäinen vaihe. Tehtävä 6 1. Anna tinan elektroniset kaavat hapetustilassa (+2) ja (+4). Mitä ominaisuuksia (hapettavia tai pelkistäviä) tinayhdisteillä voi olla näissä hapetustiloissa? Perustele vastaus kirjoittamalla vastaavien reaktioiden yhtälöt. 2. Liuottamalla 0,5 g kalkkikiveä suolahappoon saadaan 75 ml hiilidioksidi(Hyvin.). Laske kalsiumkarbonaatin prosenttiosuus kalkkikivestä. 3. Laske prosentuaalinen painonmenetys, joka tapahtuu, kun natriumbikarbonaattia sytytetään. 4. Vertaa suolan hydrolyysiastetta ja väliaineen pH:ta 0,1:ssä
M ja 0,001 M kaliumsyanidin liuokset. Perustele vastaus tekemällä asianmukaiset laskelmat. 5. Täydennä reaktioyhtälö: SnCl 2 + HgCl 2 Hg 2 Cl 2 + ... Aseta kertoimet yhtälöön käyttämällä elektronisen tasapainon menetelmää. Määritä ekvivalentti, laske hapettimen ja pelkistimen moolimassa. yleispiirteet, yleiset piirteetd-elementtejä D-alkuaineisiin kuuluvat alkuaineet, joiden atomeissa täyttyy esiulkoisen energiatason d-alataso. Niitä kutsutaan myös siirtymäsiksi, jotka sijaitsevat jaksollisessa taulukossa suurina ajanjaksoina kaikkien ryhmien sivualaryhmissä s- ja p-elementtien välillä. D-alkuaineiden atomien valenssielektronien yleinen elektronikaava on (n-1) d 1-10 ns 2, missä n on pääkvanttiluku, ts. valenssielektronit ovat eri energiatasoilla, joten d-elementit sijaitsevat sivualaryhmissä. Ulkotasolla d-elementeissä on 1-2 elektronia (n s-tila), loput valenssielektronit sijaitsevat (n-1) d-alatasolla (pre-ulokerros). Tällainen d-elementtien atomien elektronikuorten rakenne määrittää joukon niiden yleisiä ominaisuuksia: 1. Kaikki d-elementit ovat metalleja, joille on ominaista korkea kovuus, tulenkestävyys ja merkittävä sähkönjohtavuus. 2. Jokaiselle d-elementtien vuosikymmenelle vakaimmat elektroniset konfiguraatiot ovat: d 0, d 5, d 10. : (esim. Sc, Y, La, toisin kuin muilla d-alkuaineilla, on vakio hapetusaste +3) (n-1) d 1 ns 2 : (Mn, Fe, Re) - (n-1) d 5 ns 2 elektronin lipsahdus 24 Kr:… 3d 4 4s 2 →… 3d 5 4s 1. : (Zn, Cd, Hg) - (n-1) d 10 ns 2 elektronin liukuminen: 29 Cu:… 3d 10 4s 1; 47 Ag:… 4p 10 5s 1; 79 Au:… 5p 10 6s 1; 46 Pd:… 4p 10 5s 0. 3. Täyttämättömien, puolitäytettyjen ja täysin täytettyjen d-kuorten lisääntynyt stabiilisuus määrää näiden alkuaineiden tyypillisimmät hapetustilat ja niiden yhdisteiden stabiilisuuden. Siten Fe 3+ (d 5)- ja Zn 2+ (d 10) -yhdisteet ovat stabiileja, kun taas Cr2+- ja Mn3+-yhdisteet, joilla on d4-konfiguraatio, ovat epästabiileja. 4. Yhdisteiden muodostuksessa käytetään s-elektroneja ja osaa tai kaikkia d-elektroneja. Lisäksi sidosten muodostumiseen osallistuvat ensin s-elektronit ja sitten d-elektronit. Poikkeuksena ovat Zn-alaryhmän alkuaineet, joiden atomeissa ei ole parittomia d-elektroneja - [(n-1) d 10 ns 2] ja Pd - (4d 10 5s 0), joiden virittymättömässä tilassa olevalla atomilla ei ole ulkopuolista s-elektroneja. Tässä suhteessa d-elementtien ominaisuudet ovat: - suuri joukko valenssitiloja; - laaja valikoima muutoksia niiden yhdisteiden redox- ja happo-emäsominaisuuksissa. 5. Jokaisessa alaryhmässä ensimmäisten elementtien (IV-jakson elementtien) ominaisuudet eroavat huomattavasti muiden elementtien ominaisuuksista. V- ja VI-jaksojen elementtien samankaltaisuus johtuu lantanoidin puristamisesta. 6. Toisin kuin p-alkuaineilla, d-alkuaineilla ei ole negatiivisia hapetustiloja. Ne eivät muodosta kaasumaisia yhdisteitä vedyn kanssa. Jos p-alkuaineilla ryhmässä ylhäältä alas taipumus korkeimman hapetusasteen ilmenemiseen vähenee, niin d-alkuaineilla tämä taipumus päinvastoin kasvaa. Korkeampien hapetustilojen stabiilisuuden kasvu johtuu siitä, että kaikki raskaiden atomien valenssielektronit sijaitsevat suurella etäisyydellä ytimestä ja ne suojataan tehokkaammin siitä. Joten ryhmän VI Mo ja W d-alkuaineilla hapetusaste on +6, kun taas Cr on stabiili yhdisteissä, joissa sen hapetusaste on +3. Tämän seuraus lisääntynyt vakaus, havaitaan hapettavien ominaisuuksien heikkenemistä. Joten esimerkiksi Mn (VII) -oksidi on epästabiili ja hajoaa räjähdyksessä: 2Mn 2 O 7 = 4MnO 2 + 3O 2, kun taas vastaavat teknetiumin ja reniumin oksidit ovat pysyviä kiteisiä aineita. Samasta syystä Mn ja Re ovat eri vuorovaikutuksessa typpihapon kanssa: Mn + 4HNO 3 = 4 Mn (NO 3) 2 + 2NO 2 + 4H 2 O, Re + 7HNO 3 = HReO 4 + 7NO 2 + 3H 2O 7. D-alkuainehydroksidien happo-emäsominaisuudet riippuvat niiden hapetusasteesta: hapetusasteen kasvaessa hydroksidien kemialliset ominaisuudet muuttuvat emäksisestä amfoteeriseen happamaksi. Esimerkiksi: Fe (OH) 2 Fe (OH) 3 H 2 FeO 4 Cr (OH) 2 Cr (OH) 3 H 2 CrO 4 emäksinen amfoteerinen happo MnO Mn 2 O 3 MnO 2 MnO 3 Mn 2 O 7 emäksinen amfoteerinen happo 8. Ryhmässä ylhäältä alas hydroksidien happamat ominaisuudet, kun ne ilmenevät alkuaineista sama tutkinto hapettuminen, pudotus. Esimerkiksi: H 2 MnO 4 - H 2 TcO 4 - H 2 ReO 4 happoominaisuuksien heikkeneminen 9. D-alkuaineille on ominaista erilaisten koordinaatioyhdisteiden muodostuminen (erityisesti 4d- ja 5d-alkuaineet). Suurin osa d-alkuaineyhdisteistä on värillisiä. 10. d-elementit ovat hyviä katalyyttejä ja niitä käytetään monissa katalyyttisissä prosesseissa. d-elementtejäVI,VII,VIII ryhmä Työsuunnitelma aiheesta:
1.d-ryhmän VIII elementit. Rautaperhe: luonnonyhdisteet, tuotanto, käyttö, fysikaaliset ominaisuudet, kemialliset ominaisuudet. 2. Rauta-alaryhmän alkuaineiden happiyhdisteet: happo-emäs- ja redox-ominaisuudet. 3. Rauta-alaryhmän alkuaineiden kompleksiset yhdisteet. 4. Kromi-alaryhmän d-alkuaineet: luonnonyhdisteet, tuotanto, käyttö, fysikaaliset ominaisuudet, kemialliset ominaisuudet. 5. Kromialaryhmän alkuaineiden happiyhdisteet: happo-emäs- ja redox-ominaisuudet. 6. Mangaanin alaryhmän d-alkuaineet: luonnonyhdisteet, tuotanto, käyttö, fysikaaliset ominaisuudet, kemialliset ominaisuudet. 7. Mangaanialaryhmän alkuaineiden happiyhdisteet: happo-emäs- ja redox-ominaisuudet. Harjoitus 1 1. Kuvaile rautaperheen alkuaineiden fysikaalisia ominaisuuksia. 2. Määritä, mikä massa lyijydioksidia voidaan pelkistää 0,15 litralla 0,2 n kaliumkromiittiliuosta alkalisessa väliaineessa. 3. Määritä, kuinka paljon tetrakarbonyylinikkeliä kuluu kemiallisen reaktion yhtälön mukaisesti: Ni (s) + 4CO (g) = (g), jos reaktioon tuli 23,48 kg nikkeliä ja tuotantohäviöt olivat 10%? 4. Täydennä kemiallinen reaktioyhtälö: KMnO 4 + HBr = Br 2 + ... Sijoita kertoimet yhtälöön elektroni-ionitasapainon menetelmällä. Määritä hapettimen ja pelkistimen ekvivalentti ja moolimassa. 5. Millä kahdella tavalla nikkeli(II)kloridia voidaan saada metallista nikkeliä? Kirjoita vastaavien reaktioiden yhtälöt muistiin. Tehtävä 2 1. Kuvaile rautaperheen alkuaineiden kemiallisia ominaisuuksia, vertaa niiden kemiallista aktiivisuutta. Esitä vastaavien reaktioiden yhtälöt. 2. Kuparin ja nikkelin seos, joka painoi 1,5 g, käsiteltiin ylimäärällä suolahappoliuosta. Samalla kerättiin 114 ml:n kaasutilavuus (n.a.). Laske metallien massaosuus seoksessa. 3. Muodosta nikkeli(II)hydroksidin muodostumisreaktioiden ja sen typpihappoon liukenemisen reaktioiden molekyyli- ja ioni-molekyyliyhtälöt. 4. Täydennä kemiallinen reaktioyhtälö: H 2 O 2 + K 2 Cr 2 O 7 + HCl = O 2 + ... Sijoita kertoimet yhtälöön elektroni-ionitasapainon menetelmällä. 5. Kirjoita reaktioyhtälöt koboltti(II)hydroksidin valmistukseen ja sen hapettumiseen ilmakehän hapella. Tehtävä 3 1. Rautaperheen d-alkuaineet: luonnonyhdisteet, valmistus, käyttö. 2. Miten rauta(III)kloridia saadaan rauta(II)kloridista ja päinvastoin? Kirjoita vastaavien reaktioiden yhtälöt muistiin. 3. Yleisin malmi, josta kromia saadaan, on kromirautamalmi FeCr 2 O 4. Laske kuinka monta prosenttia epäpuhtauksia malmi sisältää, jos 1 tonnista sitä sulatuksen aikana saatiin 240 kg ferrokromia (raudan ja kromin seos), joka sisälsi 65 % kromia. 4. Täydennä kemiallinen reaktioyhtälö: KMnO 4 + KBr + H 2 SO 4 = Br 2 + ... Sijoita kertoimet yhtälöön elektroni-ionitasapainomenetelmällä. Määritä hapettimen ja pelkistimen ekvivalentti ja moolimassa. 5.Sisään luonnonvesiä rauta esiintyy pääasiassa bikarbonaatin muodossa, joka ilmassa olevan veden ja hapen vaikutuksesta muuttuu vähitellen rauta(III)hydroksidiksi. Tee tämän reaktion yhtälö, osoita, mikä alkuaine luovuttaa elektroneja ja kumpi lisää ne. Sijoita kertoimet yhtälöön käyttämällä elektroni-ionitasapainomenetelmää Tehtävä 4 1. Raudan happiyhdisteet: kuvaa niiden happo-emäs- ja redox-ominaisuudet. 2. Mikä tilavuus klooria (n.u.) vapautuu, kun 1 mooli kaliumdikromaattia on vuorovaikutuksessa ylimäärän suolahappoa kanssa? 3. Ilmoita Ni-atomin tunnusomaiset valenssitilat. Mitkä ovat kestäviä? Kirjoita nikkelioksidien ja -hydroksidien kaavat. Antaa Lyhyt kuvaus näiden yhdisteiden happo-emäsominaisuudet. Esitä vastaavien reaktioiden yhtälöt. 4. Rautapentakarbonyyli hajoaa valossa reaktioyhtälön mukaisesti: 2 = + CO. Laske kuinka paljon aineesta hajosi, jos muodostui 5,6 litraa hiilimonoksidia (II) (n.o.). 5. Täydennä kemiallinen reaktioyhtälö: PbO 2 + MnSO 4 + HNO 3 = PbSO 4 + Pb (NO 3) 2 +… Sijoita kertoimet yhtälöön elektroni-ionitasapainon menetelmällä. Tehtävä 5 1. Kuvaile rautaperheen alkuaineiden suhdetta ilmaan, veteen, happoihin. Miten alkuaineiden kemiallinen aktiivisuus muuttuu sarjassa: Fe → Co → Ni? Miksi? Esitä vastaavien reaktioiden yhtälöt. 2. Kirjoita kemiallisten reaktioiden yhtälöt, joilla voidaan suorittaa seuraavat muunnokset: Co 2 O 3 → Co → Co (NO 3) 2 ®Co (OH) 2 → Co (OH) 3 → CoCl 2 → CoCl 3. 3. Ilmoita Fe-atomin tunnusomaiset valenssitilat. Mitkä ovat kestäviä? Kirjoita rautaoksidien ja -hydroksidien kaavat. Anna lyhyt kuvaus näiden yhdisteiden happo-emäsominaisuuksista. Esitä vastaavien reaktioiden yhtälöt. 4. Mikä tilavuus rikkihappoliuosta, jonka massaosuus on H 2 SO 4 20 % (p = 1,143 g/ml), tulisi ottaa raudan liuottamiseksi, jonka epäpuhtauksien massaosuus on 12,5 %? 5. Täydennä kemiallinen reaktioyhtälö: K 2 Cr 2 O 7 + SO 2 + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 +… Aseta kertoimet yhtälöön elektroni-ionitasapainon menetelmällä. Määritä hapettimen ja pelkistimen ekvivalentti ja moolimassa. Tehtävä 6 1. Kromi-alaryhmän d-alkuaineet: luonnonyhdisteet, valmistus, käyttö. 2. 16,8 g painoiset rautaviilat poltettiin klooriatmosfäärissä. Saatu tuote liuotettiin 400 ml:aan vettä. Määritä saadun liuoksen liuenneen aineen massaosuus (%). 3. Kirjoita kemiallisten reaktioiden yhtälöt, joilla voidaan suorittaa seuraavat muunnokset: NiO → Ni → Ni (NO 3) 2 → Ni (NO 3) 3 → NiCl 2. 4. Ilmoita Co-atomin tunnusomaiset valenssitilat. Mitkä ovat kestäviä? Kirjoita kobolttioksidien ja -hydroksidien kaavat. Anna lyhyt kuvaus näiden yhdisteiden happo-emäsominaisuuksista. Esitä vastaavien reaktioiden yhtälöt. 5. Täydennä kemiallinen reaktioyhtälö: Na 2 SO 3 + KMnO 4 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + ... Aseta kertoimet yhtälöön elektroni-ionitasapainon menetelmällä. Määritä hapettimen ja pelkistimen ekvivalentti ja moolimassa. yleispiirteet, yleiset piirteets-elementtejä S-elementit sisältävät jaksollisen järjestelmän ryhmien I ja II pääalaryhmän (IA ja IIA - alaryhmät) elementtejä. S-elementtien valenssikerroksen yleinen elektronikaava on ns 1-2, missä n on pääkvanttiluku. Alkuaineita IA - alaryhmiä Li, Na, K, Rb, Cs ja Fr - kutsutaan alkalimetalleiksi, ja alkuaineissa IIA - alaryhmiä - Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra - neljää viimeistä alkuainetta kutsutaan maa-alkalimetalliksi. . Alkalimetalliatomeilla kemiallisten sidosten muodostamiseksi on vain yksi elektroni, joka sijaitsee ns-atomiradalla (AO). Suhteellisen pieni ionisaatioenergian arvo laskee Li:stä (I = 520 kJ / mol) Cs:ksi (I = 342 kJ / mol), mikä helpottaa elektronin irtoamista AO:sta. Siksi alkalimetalliatomit erilaisissa kemiallisissa reaktioissa muuttuvat helposti yksinkertaisesti varautuneiksi kationeiksi, joilla on vastaavan jalokaasun stabiili kahdeksan elektronin (n-1) s 2 (n-1) p 6 konfiguraatio. Esimerkki: K (4s 1) - e = K + (). Siten alkalimetallien monissa ioniyhdisteissään on vain yksi hapetusaste (+1). Elementit IIА - alaryhmät sisältävät jo kaksi elektronia ulkoisella energiatasolla, jotka pystyvät erottumaan ennen ionisten kemiallisten sidosten muodostumista, jolloin yksi niistä muuttuu nр AO:ksi: ns 2 → ns 1 np 1. IIA - alaryhmän alkuaineiden hapetusaste niiden eri yhdisteissä on (+2). Fysikaalis-kemiallisissa ominaisuuksissaan beryllium erottuu jyrkästi IIA-alaryhmästä. Tämän alkuaineen atomeilla on korkein ensimmäisen ionisaatioenergian arvo kaikista s-alkuaineista (I = 901 kJ / mol) ja suurin ero ns:ssä ja np-AO:ssa. Siksi beryllium muiden alkuaineiden kanssa muodostaa pääasiassa kovalenttisia kemiallisia sidoksia, joita yleensä tarkastellaan valenssisidosmenetelmän kannalta. Berylliumin atomiorbitaalit läpikäyvät sp-hybridisaatiota, mikä vastaa lineaaristen molekyylien BeCl 2, BeI 2 jne muodostumista. Berylliumille (+ II) on ominaista taipumus muodostaa monimutkaisia yhdisteitä: Ole (OH) 2 + 2OH - → 2- BeCl 2 + 2Cl - → 2- S-alkuaineoksideilla ja -hydroksideilla on emäksisiä ominaisuuksia. Kaikista s-alkuaineista vain Be; sen oksidilla ja hydroksidilla on amfoteerisia ominaisuuksia. Li:n ja Mg:n sekä Be:n ja Al:n kemiallinen käyttäytyminen on pitkälti samanlainen diagonaalisen jaksollisuuden vuoksi. Alkalimetallit hapen kanssa eivät muodosta vain oksideja Me 2 [O], vaan myös Me 2 -peroksideja; Me - superoksidit; Minä - otsonidit. Hapen hapetusaste näissä yhdisteissä on vastaavasti –1; -1/2; -1/3. Maa-alkalimetalliperoksidit tunnetaan. Näistä bariumperoksidilla BaO 2 on suurin käytännön merkitys. Kiinnostavia ovat myös s-alkuaineiden yhdisteet vetyhydridien kanssa, joissa vedyn hapetusaste on –1. Työsuunnitelma aiheesta:
1. D.I:n jaksollisen järjestelmän ryhmien I ja II s-elementtien yleiset ominaisuudet. Mendelejev. 2. Yksinkertaisten aineiden ominaisuudet. 3. Luonnossa oleminen ja yksinkertaisten aineiden hankkiminen. 4. Tärkeimmät yhteydet s-alkuaineet: oksidit, peroksidit, hydroksidit, suolat. Harjoitus 1 1. Mitkä alkalimetallien kemialliset ominaisuudet luonnehtivat niitä tyypillisimmiksi metalleiksi? Perustele vastaus antamalla vastaavien reaktioiden yhtälöt. 2. 25 °C:ssa NaCl:n liukoisuus on 36,0 g 100 g:aan vettä. Etsi NaCl:n massaosa kyllästetyssä liuoksessa. 3. Määritä epäpuhtauksien prosenttiosuus teknisessä kalsiumkarbidissa, jos 1,8 kg:n näytettä täydellisen hajoamisen jälkeen vedellä muodostui 560 litraa asetyleeniä (n.o.). 4. Mitkä II-ryhmän s-elementit ovat täydellisiä elektronisia analogeja? Miksi? 5. Kuinka paljon kalsiumhydroksidia tulisi lisätä 162 g:aan 5-prosenttista kalsiumbikarbonaattiliuosta keskisuolan saamiseksi? Tehtävä 2 1. Kuvaile ryhmän I s-alkuaineoksidien ominaisuuksia. Anna tapoja saada ne. Kirjoita vastaavien reaktioiden yhtälöt muistiin. - natriumdivetyfosfaatti ja kaliumhydroksidi; - kalsiumkarbonaatti ja kloorivetyhappo; - tina(II)hydroksidi ja kaustinen sooda. 3. Kirjoita kemiallisten reaktioiden yhtälöt, joiden seurauksena voidaan suorittaa seuraavat muunnokset: Be → BeCl 2 → Be (OH) 2 → Na 2 → BeSO 4. 4. Täydennä seuraavan kemiallisen reaktion yhtälö: BaO 2 + Cr 2 (SO 4) 3 + NaOH →…. Sijoita kertoimet yhtälöön käyttämällä elektroni-ionitasapainomenetelmää. Laske hapettimen ekvivalentti. Ilmoita lähtöaineiden ja reaktiotuotteiden nimet kansainvälisen nimikkeistön mukaisesti. 5. 26 % KOH-liuoksen tiheys on 1,24 g/ml. Kuinka monta moolia KOH-ekvivalenttia on 5 litrassa liuosta? Tehtävä 3 1. Kuvaile ryhmän II s-alkuaineoksidien ominaisuuksia. Anna tapoja saada ne. Kirjoita vastaavien reaktioiden yhtälöt muistiin. 2. Mitä aineita muodostuu kalsiumin palaessa ilmassa? Miksi, kun saatu tuote kostutetaan vedellä, vapautuu huomattava määrä lämpöä ja tuntuu ammoniakin hajua. Perustele vastaus kirjoittamalla vastaavien reaktioiden yhtälöt. 3. Mikä tilavuus SO 2:ta (normaaliolosuhteissa) saadaan vaikuttamalla 0,085 N rikkihappoliuoksen kaliumsulfiittiliuokseen, jonka tilavuus on 0,05 l? 4. Määritä tyyppi kemiallinen sidos CaCl2-molekyylin atomien välillä. Mikä on molekyylin geometrinen muoto? Ovatko molekyylin sidokset polaarisia, onko molekyyli polaarisia? 5. Miksi alkalimetalleja ei voida käyttää veteen liuenneiden aineiden pelkistykseen? Perustele vastaus. Tehtävä 4 1. Kuvaile ryhmän I s-alkuainehydroksidien ominaisuuksia. Anna tapoja saada ne. Kirjoita vastaavien reaktioiden yhtälöt muistiin. 2. Miksi natriumkloriittiliuos on neutraali ja natriumhypokloriitti alkalinen? Perustele vastaus kirjoittamalla vastaavien reaktioiden yhtälöt. 3. 5 % MgSO 4 -liuoksen valmistamiseksi otetaan 400 g MgSO 4 * 7H 2 O. Laske syntyneen liuoksen massa. 4. Mikä tilavuus 0,25 n H 2 SO 4:a voidaan neutraloida lisäämällä 0,6 l 0,15 n Ca (OH) 2:ta? Perustele vastaus tekemällä asianmukaiset laskelmat. 5. 25 g ruokasoodaa kalsinoitiin, jäännös liuotettiin 200 g:aan vettä. Laske suolan massaosuus liuoksessa. Tehtävä 5 1. Kuvaile ryhmän II s-alkuainehydroksidien ominaisuuksia. Anna tapoja saada ne. Kirjoita vastaavien reaktioiden yhtälöt muistiin. 2. Muodosta seuraavien aineiden välisissä liuoksissa tapahtuvien reaktioiden molekyyli- ja ioni-molekyyliyhtälöt: kaliumvetyfosfaatti ja natriumhydroksidi; Kalsiumbikarbonaatti ja hiilimonoksidi (IV); Lyijy(II)hydroksidi ja kaustinen kalium. 3. Mihin reaktioon alkalimetallihydridien valmistus perustuu? Kirjoita natriumhydridin hydrolyysin ja litiumhydridisulan elektrolyysin reaktioiden yhtälöt. 4. 4 g:n kaksiarvoisen alkuaineen oksidin liuottamiseen tarvittiin 25 g 29,2-prosenttista suolahappoa. Selvitä, mikä oksidi mistä alkuaineesta on otettu? 5. Kuinka saat bariumhydridiä ja nitridiä? Kirjoita reaktioyhtälöt näiden yhdisteiden vuorovaikutukselle veden kanssa. Tehtävä 6 1. Natriumoksidi ja peroksidi. Vastaanotto-, fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. Kirjoita vastaavien reaktioiden yhtälöt muistiin. 2. Miksi magnesium liukenee hyvin ammoniumsuoloja sisältävään veteen? Perustele vastaus kirjoittamalla vastaavien reaktioiden yhtälöt. 3. Yksi teollisista menetelmistä kaliumin valmistamiseksi on sulan KOH:n vuorovaikutus nestemäisen natriumin (440˚С) kanssa: Na + KOH → NaOH + K. Osoita, että yllä oleva reaktio on mahdollinen. 4. Kuinka monta grammaa CaCO 3 saostuu, jos ylimäärä soodaliuosta lisätään 400 ml:aan 0,5 N CaCl 2 -liuosta? 5. Täydennä seuraavan kemiallisen reaktion yhtälö: BaO 2 + FeSO 4 + H 2 SO 4 →…. Aseta kertoimet elektroniikka-ionitasapainomenetelmällä. Laske hapettimen moolimassa. Ilmoita lähtöaineiden ja reaktiotuotteiden nimet kansainvälisen nimikkeistön mukaisesti.4. IVA-ryhmän elementit (hiilialaryhmä)
4
.1 IVA-ryhmän elementtien yleiset ominaisuudet
Kaikki tämän alaryhmän elementit sisältävät neljä valenssielektronia - nämä ovat ns 2 np 2 elektronia. Tämä valenssielektronien määrä on optimaalinen tetraedristen sidosten muodostumiselle vaihtomekanismin avulla. Taulukossa on joitain näiden alaryhmän alkuaineiden fysikaalis-kemiallisia vakioita. 10.
Hiilen alaryhmän elementtien ominaisuudet
Ionisaatiopotentiaali I, V
3,51
4.2 Hiili ja sen yhdisteet
Luonnollinen
resursseja.
Maankuoren hiilipitoisuus on 0,1 %, sitä löytyy sekä vapaassa muodossa (timantti, grafiitti) että sitoutuneessa tilassa (hiilidioksidi, karbonaatit, öljy, maakaasu, liuskeöljy, bitumi).
Y-sidosten lukumäärästä riippuen hiilen koordinaatioluku on yhtä suuri kuin neljä (sp 3 - hybridisaatio), kolme (sp 2 - hybridisaatio) tai kaksi (sp - hybridisaatio) valenssiorbitaalia:
Orbitaalien tunnusomaisten hybriditilojen mukaisesti hiiliatomit voivat yhdistyä koordinaatio- (sp 3), kerros- (sp 2) ja lineaaristen (sp) rakenteiden polymeerimuodostelmiin.
Tämä vastaa kolmea yksinkertaista ainetyyppiä: timantti, grafiitti, karbiini. Grafiittihöyryjen kondensaatiotuotteista on eristetty uusi hiilen muunnos fullereeni.
Kun sp-hybridisaatio muodostuu carbyne löydetty vuonna 1963, löydetty myöhemmin luonnosta. Karbiinia syntyy asetyleenin katalyyttisellä hapetuksella. Carbyne on hienojakoinen kiteinen musta jauhe. Carbyne-kiteet koostuvat hiiliatomien lineaarisista ketjuista, jotka on yhdistetty vuorotellen yksittäisillä ja kolmoissidoksilla:
- С С - С С - ... (- С С -) n
Kovuuden suhteen karbiini on parempi kuin grafiitti, mutta huonompi kuin timantti. Sillä on puolijohtavia ominaisuuksia. Kuumennettaessa (Т = 2880 °C) ilman sisäänpääsyä se muuttuu grafiitiksi.
Kemiallinen
ominaisuuksia.
Tavallisissa lämpötiloissa hiili on hyvin inerttiä, tietyissä olosuhteissa sillä on hapettavia ja pelkistäviä ominaisuuksia. Hapettavat ominaisuudet ilmenevät reaktioissa:
4A1 + 3 = Al4 +3 C3-4 (karbidi A3);
CaO + 3C = C +20 + CaC2 (Ca-karbidi);
C+2H2 = C-4H4 (metaani).
Samanlaisia asiakirjoja
on ryhmän korkeimmassa hapetusasteessa olevien yhdisteiden hapetuskyvyn lasku ylhäältä alas.