Николаева Р.Б., Сайкова С.В., Казаченко А.С. Неорганическая химия. Практикум по химии элементов и их соединений (часть 4)

Подождите немного. Документ загружается.

Такую дополнительную пассивацию алюминиевых изделий иногда проводят

специально, чтобы повысить их коррозионную устойчивость (в частности, при этом

снижается способность Al растворяться в разбавленных кислотах).

С другой стороны, пассивирующее действие оксидной пленки можно устранить

амальгамированием, натирая поверхность алюминия ртутью

. И тогда металл реа-

гирует и с водой, и с

O воздуха при об.у. (На амальгамированной поверхности, по-

скольку атомы Al разбавлены атомами Hg, оксид алюминия формируется

не сплош-

ной

пленкой, а в виде отдельных нитей (образующих «щетину») и пассивации не

происходит.)

Отметим, что, проявляя большое сродство к кислороду, Al в виде порошка при

поджигании легко вытесняет (как и магний) углерод из

CO , а также большинство

металлов (Mn, Cr, V, W, Fe и др.) из их оксидов, связывая кислород. В частности,

взаимодействие компонентов термита (смесь 75% Al и 25%

OFe ) протекает очень

бурно (с разбрасыванием искр), ибо выделяется так много тепла

( 1676)OAl(H

32f

−=∆ кДж/моль), что температура реакционной зоны достигает

3000

С. Это используется, например, для сваривания рельсов железом, образующим-

ся по данной реакции.

Кислородные соединения р-элементов III группы

Оксиды и гидроксиды.

Оксиды и гидроксиды аналогов бора резко отлича-

ются по свойствам от соединений

самого бора.

Во-первых, борная кислота состоит из мономеров

BOH, связанных слабыми

ММС [24], как следствие, независимо от способа ее синтеза (гидратацией ли оксида,

осаждением ли из раствора и т.д.)

сразу формируется кристаллическая решетка

(в форме чешуек белого цвета, жирных на ощупь), поэтому активность борной ки-

слоты практически не зависит от времени хранения.

Напротив, при осаждении гидроксидов аналогов бора (из растворов солей

Э(III) действием щелочи), как и в случае других малорастворимых соединений с

ко-

валентными связями, за счет

направленности и высокой

прочности этих связей скорость

их формирования значительно

превышает скорость роста кри-

сталлов, поэтому образуются

аморфные

осадки с высокораз-

витой поверхностью и, как след-

ствие, достаточно активные. (В

частности, свежеполученный

)OH(Al сравнительно легко рас-

творяется в разбавленных кисло-

тах, а также (в силу своей амфо-

терности) и в щелочах.) Однако при стоянии эти гидроксиды

кристаллизуются и

их активность падает.

Амальгамировать можно, обрабатывая алюминий раствором соли ртути. При этом восстановленная алюминием

ртуть покрывает поверхность металла, образуя с ним амальгаму.

Если Al(OH)

получать пропусканием углекислого газа через раствор алюмината, то формируется кристалличе-

ская структура.

Рис. 20. Г

ическая

ла тет

або

ат-аниона

−

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

OBO

OHBOBHO

OBO

Во-вторых, при нагревании все гидроксиды р-элеменов III группы, даже TlOH

теряют воду, но в случае алюминия (и его аналогов в ст.ок. (+3)) этот процесс

не-

обратим

, т.к. получается продукт с очень прочной решеткой (т.пл.

OAl равна

2050

С). А борный ангидрид с гораздо менее стабильной структурой (т.пл.=450

С)

при об.у. поглощает даже влагу воздуха, снова образуя борную кислоту.

Подчеркнем, что

оксид бора (в отличие

BOH) - полимер, поэтому, рас-

плавляясь, легко переходит в стеклообразное (т.е. аморфное) состояние.

Соли. Являясь полимерами, и метабораты (подобно

OB, а также

SiO и

силикатам) тоже легко образуют стекла, например, при прокаливании буры с солями

многозарядных металлов. (Они могут иметь разный состав и часто окрашены в ха-

рактерные цвета:

322

)BO(CrNaBO ⋅ – зеленый;

222

)BO(CoNaBO2

⋅

– синий и т.д., что

используется в аналитической химии.)

На свойстве буры растворять оксиды металлов с образованием стеклообраз-

ных боратов основано также применение ее для получения эмалей.

Подчеркнем, что сама бура тоже является полимером, ее простейшая формула

точнее записывается как OH8])OH(OB[Na

24542

⋅

, т.е. ее анион – тетрамер, в котором

бор имеет

sp - и

sp -гибридизацию (рис. 20). Причем, за счет способности бора об-

разовывать боркислородные циклы и цепи, построенные из фрагментов и

BO , и

BO , наблюдается большое структурное разнообразие боратов.

Отметим, что если бор в солях выступает лишь в роли

анионообразователя,

то его аналоги чаще составляют

катионную часть солей, причем их ацетаты, нит-

раты, сульфаты и галиды растворимы в воде (кроме TlГ), но гидролизуются, и тем в

большей степени, чем меньше радиус катиона. (Поэтому сульфиды алюминия и гал-

лия в контакте с водой не существуют, а индий(III), напротив, осаждается сероводо-

родом из водных растворов.)

К тому же,

в случае аналогов бора сравнительно небольшой радиус ионов

и высокий заряд способствуют образованию не только достаточно прочных катион-

ных (аква-) комплексов, а также двойных солей, в частности, квасцов (см. выше), но

и анионных (например, галидных) КС.

О токсичности соединений B и Al

Соединения бора противопоказаны животным организмам, в том числе че-

ловеку, т.к. приводят к нарушению обмена веществ и заболеванию желудочно-

кишечного тракта. Поэтому в последние десятилетия использование борной кислоты

в медицине резко ограничено.

Алюминий в ряду

токсичности металлов (для человека) находится на по-

следнем месте. Однако при его избытке в организме может быть дегенерация нерв-

ных клеток (болезнь Альцгеймера), заболевания почек и печени; кроме того, алюми-

ний служит катализатором превращения нитратов в более вредные для организма

нитриты (см. выше).

Вследствие высокой химической активности, особенно токсичными являются

водородные

соединения бора и алюминия, а также все соединения их аналогов.

Гидроксид таллия(I) желтого цвета, при 100

С чернеет, переходя в Tl

O, который хорошо растворяется в воде,

снова образуя TlOH. Борная кислота дегидратируется выше 170

С, причем процесс идет через образование про-

межуточного продукта – полиметаборной кислоты (НВО

)

Лабораторная работа «БОР И АЛЮМИНИЙ»

ОПЫТ 1. ПОЛУЧЕНИЕ ОКСИДА БОРА И ЕГО СВОЙСТВА

Небольшое количество борной кислоты нагреть на жести (на плитке), а когда

масса начнет вспучиваться, подцепить часть ее стеклянной палочкой и потянуть. На-

блюдается ли стеклообразность полученного продукта? Проверить после охлаждения

оксида его отношение к влаге воздуха, к воде, а также к хлороводородной кислоте и

щелочи, добавляя по 3 капли реактива к

небольшому количеству оксида. Сделать

вывод о кислотно-основных его свойствах.

ОПЫТ

2. ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА БОРНОЙ КИСЛОТЫ

А. Получение. На предметном стекле к 1 капле насыщенного раствора буры

добавить 1 каплю концентрированной серной кислоты, на этом же стекле те же кап-

ли поместить рядом и соединить их каплей воды. Рассмотреть форму образующихся

кристаллов под микроскопом, сравнить их между собой, а также с формой кристал-

лов реактивной (товарной) борной кислоты. Сделать выводы.

Б. Качественная реакция. К 1 г борной кислоты (в пробирке) прилить 10 мл

этилового спирта и 1 мл концентрированной серной кислоты. Перемешивая содер-

жимое пробирки, нагреть его на водяной бане до полного растворения кристаллов.

Полученную жидкость вылить в фарфоровую чашку (под тягой) и поджечь. Что на-

блюдается и почему?

В. Кислотные свойства

1. Определение pH. Приготовить 12 мл насыщенного раствора борной кисло-

ты. Определить его значение pH, используя универсальную индикаторную бумагу и

pH-метр. Дать объяснения полученным результатам. Раствор сохранить для выпол-

нения пункта 2, а также опыта Г-1.

2. Реакция с магнием. Отобрать 2 мл борной кислоты, полученной по пункту 1,

и опустить в нее кусочек магниевой ленты. Что

наблюдается и почему?

Г. Вытеснение кислот

1. Угольная кислота. На небольшое количество сухого карбоната натрия по-

действовать 2 мл насыщенного раствора борной кислоты, приготовленного в опыте

В-1. Объяснить результат.

2. Хлороводородная кислота. Растертую смесь сухих борной кислоты и хлорида

натрия нагреть в тигле на плитке (под тягой). Что происходит и почему?

Можно ли объяснить явления, наблюдаемые в опытах

Г-1 и Г-2, используя

значения констант диссоциации кислот?

ОПЫТ

3. СВОЙСТВА БУРЫ

А. Гидролиз. Приготовить 20 мл насыщенного раствора буры и измерить его

значение pH (универсальной индикаторной бумагой и с помощью иономера). Объяс-

нить полученные данные.

Б. Сплавление с оксидом металла. Окисленную медную проволоку опус-

тить в сухую буру и затем поместить в пламя спиртовки на 1-2 минуты. Повторить

эту операцию несколько раз. Что наблюдается?

В. Осаждение катионов. В 4 пробирки поместить по 3-4 капли насыщенного

раствора буры и добавить (

отдельно в каждую прбирку!) по несколько капель рас-

творов солей Cr(III), Fe(III), Co(II), Cu(II). Отметить цвета выпавших осадков. Уста-

новить боратами или гидроксидами они являются (с помощью каких реакций?).

ОПЫТ 4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АЛЮМИНИЯ С ПРОСТЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ

А. Реакция с кислородом

1. Пластинку алюминия очистить наждачной бумагой. На свежую поверхность

металла нанести каплю нитрата ртути(I) или хлорида ртути(II). (Осторожно, эти рас-

творы ядовиты!) Наблюдать изменение внешнего вида пластинки под каплей. Поче-

му оно происходит? 3атем каплю стряхнуть в специальную банку, а пластинку, про-

мокнув фильтровальной бумагой, оставить на воздухе. Наблюдать окисление алюми

ния и происходящее при этом разогревание пластинки. Каков вид продукта?

2. Порошок алюминия микродозами всыпáть в пламя спиртовки. Что наблюда-

ется и почему?

Б. Реакция с бромом. (Опыт проводить в вытяжном шкафу!) Поместить в

пробирку, вставленную в стаканчик, маленький кусочек алюминия и прилить 6-

7 капель брома. Что начинает происходить через несколько минут? Дать объяснения.

ОПЫТ

5. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АЛЮМИНИЯ СО СЛОЖНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ

A. Реакция с водой. Гранулу алюминия очистить наждачной бумагой и опус-

тить в коническую (зачем?) пробирку с дистиллированной водой. Выделяется ли во-

дород? Осторожно, чтобы не раздавить пробирку, потереть поверхность алюминия

стеклянной палочкой. Происходит ли выделение газа? Почему? Нагреть пробирку,

отметить наблюдение.

Извлечь кусочек алюминия из пробирки, вытереть его досуха, положить на

фильтровальную бумагу

и смочить его поверхность одной каплей раствора соли рту-

ти(I) или (II). Через 2-3 мин стряхнуть каплю в специальную банку, алюминий осу-

шить фильтровальной бумагой и снова опустить в пробирку с водой. Что наблюдает-

ся?

Б. Реакция с хлоридом аммония. В пробирку с 1 мл насыщенного раствора

хлорида аммония опустить гранулу алюминия. Нагреть содержимое пробирки в пла-

мени спиртовки. Объяснить наблюдения.

В. Вытеснение меди(II). Налить в две пробирки по 1 мл 0,5М растворов: в

одну – хлорида меди(II), а во вторую – сульфата меди, и опустить по 1 грануле алю-

миния. Одинаков ли внешний эффект? Нагреть содержимое пробирок, отметить и

объяснить наблюдаемые явления.

Г. Восстановление перманганат-ионов. Небольшой кусочек алюминия об-

лить в пробирке 1М

SOH и затем добавить немного разбавленного раствора

KMnO . Что наблюдается при об.у. и при нагревании?

ОПЫТ

6. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АЛЮМИНИЯ С КИСЛОТАМИ

А. С серной кислотой. В две пробирки поместить по кусочку алюминия и до-

бавить в одну пробирку 1 мл 1М серной кислоты, а в другую – концентрированной.

Отметить внешние эффекты при комнатной температуре и при нагревании. Каков со-

став газообразных продуктов?

В. Пассивация алюминия, взаимодействие с соляной кислотой. Обра-

ботать в пробирке в течение 15 мин гранулу алюминия концентрированной азотной

кислотой (4,1

=ρ г/см

). Затем слить жидкость, промыть гранулу водой. Во вторую

пробирку поместить необработанную гранулу алюминия и затем в обе пробирки до-

бавить по 1 мл 1M хлороводородной кислоты. Сравнить интенсивность реакций и

объяснить полученные результаты.

ОПЫТ 7. ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА ГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ

А. Получение. Амфотерные свойства

1. К 1 мл соли алюминия добавить 1 мл карбоната аммония. Отметить цвет

осадка и установить его состав. С этой целью сделать следующее:

а). К 1/3 осадка добавить при перемешивании избыток 1M щелочи (но не бо-

лее чем требуется для растворения осадка), а затем лопаточку сухой соли хлорида

аммония. Отметить наблюдаемые эффекты.

б). Оставшийся осадок

отфуговать, раствор слить, а осадок промыть 2 раза

дистиллированной водой (заливая по 4 мл воды, хорошо взмучивая осадок и затем

отделяя его фугованием). К промытому осадку добавить избыток 1M HCl и отметить

внешний эффект. Наблюдается ли выделение газа?

На основании полученных результатов сделать вывод о составе осадка.

2. Проверить, что произойдет при сливании равномолярных растворов

соли

алюминия и гидроксида натрия в соотношениях: 1:4 и 4:1. Почему?

Б. Получение алюминиевого лака. К 3-4 каплям раствора хлорида алюми-

ния (в пробирке) прибавлять по каплям аммиак до прекращения образования осадка.

Затем прилить 5-6 капель ализарина и нагреть содержимое пробирки до кипения.

Что наблюдается? Почему?

ОПЫТ

8. ИССЛЕДОВАНИЕ АЛЮМИНИЙСОДЕРЖАЩИХ СОЛЕЙ

А. Гидролиз соли алюминия. К раствору сульфата алюминия добавить на-

сыщенный раствор ацетата натрия. Можно ли обнаружить внешние признаки проте-

кания реакции? Разбавить и прокипятить раствор. Что происходит?

Б. Получение алюмокалиевых квасцов. Налить в пробирку по 0,5 мл на-

сыщенных растворов сульфатов алюминия и калия, хорошо перемешать стеклянной

палочкой. Что наблюдается через 2-3 мин? Перенести каплю полученного раствора

на предметное стекло и рассмотреть образование кристаллов под микроскопом.

(Сравнить с кристаллами исходных веществ.) Раствор сохранить для опыта В.

B. Применение алюмокалиевых квасцов.

Приготовить две узкие полоски

белой хлопчатобумажной ткани. Одну из них оставить не обработанной, а другую

опустить вначале в раствор квасцов, полученный в опыте Б, затем в раствор карбо-

ната натрия (выдерживая в каждом растворе примерно по 20 сек) и снять с нее из-

лишки жидкости (промокнув фильтровальной бумагой).

Затем обе полоски

ткани обработать раствором метилового оранжевого и вы-

сушить над плиткой. После чего выдержать их 4 мин в воде и сравнить окраску.

ОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ОПЫТ. АЛЮМОТЕРМИЯ

Собрать установку по схеме, приведенной

на рис. 21. Для этого в небольшой бумажный ку-

лек, высотой

6≈

см, насыпать хорошо переме-

шанные мелкодисперсные порошки алюминия

(0,6 г) и прокаленного оксида железа(III) (0,2 г)

– смесь(1). Сделать в ней углубление, вставить в

него магниевую или смоченную спиртом бумаж-

ную ленту (3) и засыпать

зажигательной сме-

сью (2)., как указано на рис. 21. (Она готовится

смешением порошка алюминия (0,8 г) и

мелко-

растертой соли нитрата калия (1,4 г), причем нитрат калия нужно растирать в ступ-

ке обязательно

отдельно от алюминия! Почему?) Кулек поместить в металличе-

Рис. 21. Установка для проведения алю-

мотермической реакции

ский сосуд с песком (под тягой!) и поджечь ленту (3) с помощью длинной лучины.

Объяснить наблюдения.

Вопросы по теме «БОР И АЛЮМИНИЙ»

1. Общая характеристика бора и алюминия. Формы нахождения в природе. (Кати-

онные или анионные формы предпочтительней для Al?). Получение простых

веществ. (Почему трудно синтезировать чистый бор?) Применение. Объяснить с

позиций ММО возможность существования молекул

B . При каких условиях и

почему они образуются в действительности?

Составить логичный текст, используя следующие словосочетания: трудность

получения алюминия из его оксида, тугоплавкость (т.пл. 2050

С), значительная

разность электроотрицательностей, высокая твердость (9 по шкале Мооса), ма-

лая растворимость в воде, прочность связи OAl

−

, термодинамическая устойчи-

вость (4,1588)OAl(G

−=∆ кДж/моль), наличие

)dp( −

-перекрывания,

к.ч.(Al)=6, достаточно большой радиус, высокая металличность, сравнительно

низкая т.пл. Al (660

С).

Как объяснить резкое изменение свойств при переходе от бора к алюминию? В

чем и почему проявляется сходство бора с диагонально расположенным крем-

нием? Почему кремний – полупроводник, а алюминий – металл с высокой элек-

тропроводностью? Почему к галлию она резко снижается?

Взаимодействие бора и алюминия с простыми веществами, с водой, с кислота-

ми, со щелочами. Амальгамирование. Почему алюминий растворяется в водном

растворе хлорида аммония, но устойчив к концентрированной

HNO ? Взаимо-

действие с оксидами (с

CO ). Алюмотермия.

Получение соединений бора и алюминия с водородом, их отношение к воде.

Использование их в качестве ракетного топлива. Особенность химических свя-

зей в боранах. Можно ли образование димера

HB объяснить действием меж-

молекулярных водородных связей? Почему связь

ЭHЭ

−

, присутствующая в

боранах, невозможна для углеводородов? В чем проявляется различие в струк-

туре и свойствах водородных соединений алюминия и бора? Как их объяснить?

Гидридокомплексы. За счет чего

AlH может выступать как донор электронных

пар (при проявлении оснóвных свойств) и за счет чего, как акцептор (кислот-

ные свойства)? Примеры этих реакций.

Гидроксиды бора и алюминия. Получение, кислотно-основные свойства. Струк-

тура. Одинаковые ли процессы будут наблюдаться при действии на водный рас-

твор хлорида алюминия избытка щелочи? избытка аммиака? Почему? Можно ли

с помощью кислоты получить основание из раствора соли? Почему кристаллы

BOH имеют форму чешуек? Если к насыщенному горячему раствору буры до-

бавить концентрированную HCl, то образуются прозрачные кристаллы

BOH.

Почему?

Кислая ли борная кислота на вкус? (Что чувствительнее в данном случае: язык

или индикатор?) Какая характеристика применима к полиборным кислотам: по-

лимерные кислоты, конденсированные кислоты, изополикислоты, многоядерные

комплексы? Определить тип гибридизации орбиталей бора в ионах:

−3

)BO(,

−2

)OB(.

9. Одинаково ли состояние

−

OH -ионов в борной кислоте и в гидроксиде алюми-

ния? Почему? Как это сказывается на их свойствах? При замещении воды в ак-

вакомплексе трехзарядного иона до состава ])OH()OH(Э[

323

образуется осадок.

Как это объяснить? Почему амфотерные гидроксиды, как правило, малораство-

римы? Укажите, какие из группировок атомов могут входить в структуру гидро-

ксида алюминия:

OHAl

− , AlOAl

−

− , OAl = ,

OAl

Проанализировать возможность использования для описания алюмогеля сле-

дующих формул:

OAl ,

)OH(Al , )OH(AlO , OnHOAl

232

⋅

. Какие процессы идут

при постепенном прокаливании ортоборной кислоты и гидроксида алюминия?

10.

Оксиды бора и алюминия. Модификации. Получение. Применение. Физические

и химические свойства. Одинаково ли отношение к воде и кислотам образцов

оксида алюминия, синтезированных при разной температуре? В чем растворя-

ется кристаллический оксид алюминия? Почему глина пластична, а корунд

тверд, хотя основой и того, и другого является

OAl ?

11.

Как получить

342

)SO(Al из глины? Написать в ионной форме уравнения гидро-

лиза солей:

)SO(KAl , ])OH(Al[Na

, ]AlCl[K

. Какие ионы находятся в разбав-

ленном растворе буры? Зависит ли степень полимеризации анионов в боратах,

силикатах и т.п. от рН среды и концентрации маточного раствора? Как? Привес-

ти примеры борида, борана, бората.

12.

Галиды бора и алюминия. Почему хлорид бора дымит на воздухе? Гидролиз га-

лидов. Привести примеры, иллюстрирующие склонность атомов бора и алюми-

ния к комплексообразованию. Как и почему изменяется тип гибридизации атом-

ных орбиталей бора и прочность связи

−

при переходе от

BF к

−

BF ? То же

ли наблюдается при переходе от

NH к

NH ? Почему? Каковы углы между свя-

зями в

NHBF ⋅ ? Можно ли получить безводный

AlCl термической дегидрата-

цией его кристаллогидрата? Почему

BF – мономер,

BH и

AlBr – димеры, а

AlH ,

AlCl и BN –полимеры? Какую пространственную конфигурацию имеет

молекула димера бромида алюминия? Какую структуру имеет

AlF ? Почему раз-

лична структура фторидов р-элементов V периода (

InF – координационная,

SnF – слоистая,

SbF – волокнистая, а

TeF – молекулярная)? Определить на-

правление протекания процесса:

)г()т()г(3

AlF3Al2AlF ↔+

если 21)AlF(G

−=∆ кДж/моль, а 2,585)AlF(G

−=∆ кДж/моль. Куда смещает

равновесие данной реакции повышение температуры?

13.

Нитриды бора и алюминия. Получение, свойства. Боразон, боразол. Чем объяс-

нить сходство в структуре и физических свойствах боразола и бензола? Какая

из приведенных формул более адекватна боразолу:

14.

Дописать реакции:

(1)

→

262

ClHB

(12)

⎯→⎯+

MgOB

(2)

→+

NHBF

(13) →

OH)CO(Al

2332

(3) →+ OHBF

(14)

→

OHAlCl

(4) →+ OHBCl

(15)

→

.)недост(NaFAlF

(5) →++ OHAuClB

→

)избыток(NaFAlF

(6) →

4104

KMnOHB

(16) →

OH)AlH(

2x3

(7) →+ Na]BF[K

(17)

⎯→⎯+

3232

CONaOAl

(8)

→++ HClKMnOAl

(18)

→

OHBOH

233

(9) →++ OHNaOHAl

(19)

Как получить

SAl

(10)

→+

OHS)NH(AlCl

2243

(20) →

.)конц(HNOAl

(11)

⎯⎯⎯⎯→⎯+

>t,OHбез

COAl

(21)

→

.)разб(HNOAl

ВОПРОСЫ К КОЛЛОКВИУМУ II

1. Общая характеристика р-элементов IV группы. Нахождение в природе. Получе-

ние и применение простых веществ, их структура и физические свойства. Усло-

вия образования алмаза, графита и других модификаций простых веществ угле-

рода.

Химические свойства простых веществ р-элементов IV группы в реакциях с М,

неметаллами, водой, кислотами и щелочами. Различия в химической активности

алмаза и графита.

Водородные соединения элементов IVА группы. Их устойчивость, способы полу-

чения, физические и химические свойства. Соединения с металлами. Получе-

ние, классификация, свойства. Карбид кремния. Перкарбиды.

Оксиды и гидроксиды р-элементов IV группы в ст.ок. (+2). Получение и струк-

тура. Физические и кислотно-основные свойства. Особенности оксида уг-

лерода(II). Применение.

Оксиды и гидроксиды элементов IVА группы в ст.ок. (+4). Структура, модифи-

кации. Физические и кислотно-основные свойства. Применение, получение.

Особенности структурообразования кремниевой кислоты. Золь, гель, ксерогель.

Окислительно-восстановительные свойства оксидов и гидроксидов р-элементов

IV группы их применение. Свинцовый аккумулятор.

Соли моно- и поликислот элементов IVА группы, их использование. Алюмосили-

каты, цеолиты. Глины. Цемент. Стекло. Зависимость свойств стекла от состава.

Нитриды. Синильная и родановодородная кислоты и их соли. Получение, свой-

ства, применение. Сульфиды. Их растворимость, химический состав, получение,

применение.

Галиды. Их устойчивость, получение, свойства. Фреоны. Фторокремниевая ки-

слота. Флюаты. Смешанные соединения углерода, фосген.

10. Общая характеристика р-элементов III группы. Нахождение в природе, получе-

ние. Модификации простых веществ, их структура, физические свойства и при-

менение.

11.

Характерные степени окисления р-элементов III группы. Взаимодействие их

простых веществ с М, неметаллами, водой, кислотами, щелочами, оксидами и

солями. Алюмотермия. Соединения с металлами. Свойства. Применение.

12.

Водородные соединения. Их структурные особенности. Получение, свойства,

применение. Гидридокомплексы.

13.

Кислородные соединения. Получение, модификации. Корунд. Свойства и приме-

нение. Гидроксиды.

Их применение. Получение, структура, физические и хими-

ческие свойства.

14.

Соли р-элементов III группы. Их растворимость. Бура. Структура буры, свойст-

ва, применение. Нитриды. Боразон. Боразол. Галиды. Их устойчивость, структу-

ра, получение, свойства, применение. Комплексы. Особенности фторидных КС.

15.

Общая характеристика s-элементов II группы. Нахождение в природе. Способы

получения простых веществ. Физические свойства. Применение. Энергия иони-

зации атомов и химическая активность s-металлов II группы. Взаимодействие с

водой, кислотами и щелочами.

16.

Пероксиды, гидриды, оксиды щелочноземельных металлов. Получение и свой-

ства. Применение. Гидроксиды. Получение и свойства, растворимость, приме-

нение.

17.

Растворимость солей ЩЗМ. Получение, свойства, применение. Аква-, амино- и

анионные комплексы. Многоядерные комплексы бериллия. Известняк, гипс. Же-

сткость воды, ее устранение. Иониты. Их использование для тонкой очистки во-

ды.

18.

Общая характеристика s-элементов I группы. Нахождение в природе. Получе-

ние, применение, физические и химические свойства щелочных металлов. Про-

дукты их взаимодействия с компонентами воздуха. Есть ли корреляция между

I , )M/M(E

00 +

и химической активностью М? Хранение. Почему s-металлы

II группы имеют более высокие температуры плавления и кипения, чем

I группы?

19.

Закономерности изменения тепловых эффектов образования соединений ще-

лочных металлов с водородом, кислородом, галогенами. Свойства гидридов.

Пероксиды. Надпероксиды. Получение, свойства, применение.

20.

Получение и физические свойства оксидов и гидроксидов ЩМ, химические

свойства. Действия щелочей на металлы и неметаллы.

21.

Соли ЩМ. Их получение. Растворимость, применение.

22.

Производство соды. Экологические проблемы этого производства. Возможные

пути их решения.

23.

Благородные газы. Положение в периодической системе. Нахождение в приро-

де. Получение, применение. Физические и химические свойства. Соединения

БЭ.

d-ЭЛЕМЕНТЫ

История открытия. Лабораторные способы получения.

Химические свойства простых веществ

История открытия d-элементов первых трех декад охватывает очень широ-

кий

период, начиная от древности (VIII тысячелетие до н.э.), и кончая сороковыми

годами XX века. Это объясняется тем, что возможность получения того или иного

d-металла (как и других простых веществ) сопряжена, как правило, с разной трудно-

стью

вскрытия их природных соединений, поэтому открытия часто оказываются

обусловлены появлением принципиально новых методов переработки сырья. И есте-

ственно, что d-металлы, встречающиеся на Земле в

самородном состоянии: медь,

золото, серебро, ртуть и железо (метеоритного происхождения), - были известны из-

древле.

Примерно в то же время научились получать медь и из природных соедине-

ний, используя

уголь в качестве восстановителя. (Латинское название «купрум» - от

названия о. Кипр, где медь таким способом выплавляли, а русское слово «медь»

произошло от греческого «маталлос», что означало «рудник».) С тех пор медь стали

широко применять для технических целей. Как результат

каменный век сменился

медным, а спустя 1000 лет – бронзовым, поскольку бронза

(сплав меди и олова)

превосходила медь по прочности и коррозионной устойчивости.

Железо (точнее сталь) удалось выплавить из руды много позже – лишь в

1500 г. до н.э., когда при получении металлов начали применять дутье, т.е. усилен-

ный ток воздуха. (Это интенсифицирует процесс сгорания угля, в результате чего

развивается более высокая

температура, необходимая для отшлаковывания силика-

тов (примесей руды).)

Бронзовое оружие против нового стального было бессильно, как следствие,

примерно с XII века до н.э. начинается

железный век. В латинском названии «фер-

рум» (крепость) как раз и отражена повышенная прочность железных изделий, это

же заключает в себе русское слово «железо», образованное от глагола «лез» - «ре-

зать».

Латинские название других металлов древности: «аргентум» (белый, свер-

кающий) и «аурум» (утренняя заря) подчеркивают красивый блеск металлов, как и

русское название «

серебро» - от «серп» (Луна) и «золото» - от «сол» (Солнце). А

латинское «гидраргирум» (жидкое серебро) отражает необычное для металла агре-

гатное состояние ртути. Русское название «

ртуть», возможно, произошло от слова

«руда» - «красный цвет» – окраска природного соединения киновари HgS.

Одним из результатов

алхимического периода химии явилось получение ме-

таллического

цинка (в XII веке в Индии), хотя латунь (сплав Cu и Zn, образующийся

при нагревании меди с цинкосодержащими минералами) была известна еще во

II веке до н.э. Название этому металлу, вероятно, дали за внешний вид: германское

«цинко» означает «бельмо на глазу».

Аналог цинка -

кадмий, открыт позже его – в 1817 г. Название он получил за

желтый цвет своего сульфида. (Кадмией с древних времен называли вещества, при-

дающие меди, выплавляемой из руды, золотистый цвет.)

Название «бронза» (первого сплава, полученного человечеством) произошло от города Брундизи, где его про-

давали.