Общая характеристика элементов 4А группы. Олово, свинец
Общая характеристика элементов 4А группы. Олово, свинец. Их получение; взаимодействие с кислородом, галогенами, растворами кислот и щелочей. применение в технике.
В состав группы входят 5 элементов: два неметалла – углерод и кремний, находящиеся в во втором и третьем периодах системы Менделеева и 3 металла –германий (промежуточный между неметаллами и металлами, олово и свинец, находящиеся в конце больших периодов-IV, V, VI. Для всех этих элементов характерно то, сто они имеют на внешнем энергетическом уровне 4 электрона. И поэтому могут проявлять степень окисления от +4 до -4. эти элементы образуют газообразные соединения с водородом : СН4, Si Н4, Sn Н4, PbН4. при нагревании на воздухе соединяются с элементами подгруппы кислорода, серы и с галогенами.
Степень окисления +4 получается при переходе 1s –электрона на свободную р- орбиталь. С увеличением радиуса атома уменьшается прочность связи наружных электронов с ядром. Неметаллические свойства уменьшаются, а металлические нарастают. (снижаются температура плавления и кипения и т.д)
Олово не принадлежит к числу широко распространенных металлов (содержание в земной коре 0,04%) но оно легко выплавляется из руд и поэтому стало изветсно человеку в виде его сплавов с медью (бронза) со времен глубокой древности. Встречается в виде кислородного соединения SnО2 (оловянного камня, из которого получается посредством восстановления углем). В свободном состоянии олово – серебристо-белый мягкий металл. При сгибании палочки олова слышится характерный треск, обусловленный трением отдельных кристаллов друг о друга.
Олово обладает мягкостью и тягучестью и легко может быть прокатано в тонкие листы, называемые оловянной фольгой или станиолем.
Кроме обычного белого олова, кристаллизующегося в тетрагональной системе, существует другое видоизменение олова –серое олово кристаллизующееся в кубической системе и имеющее меньшую плотность. Белое олово устойчиво при температурах выше 14оС, а серое – при температурах ниже 14оС, поэтому при охлаждении белое олово превращается в серое. В связи со значительным изменением плотности металл при этом рассыпается в серый порошок. Это явление получило название оловянной чумы. Быстрее всего превращение белого олова происходит при температурах около 30оС; оно ускоряется в присутствии зародышей кристаллов серого олова.
Сплавы олова с сурьмой и медью применяются для изготовления подшипников. Эти сплавы (оловянные баббиты) обладают высокими антифрикционными свойствами. сплавы олова со свинцом – припой – широко применяются для пайки. В качестве легирующего компонента олово входит в некоторые сплавы меди. На воздухе олово при комнатной температуре не окисляется , но нагретое выше температуры плавления постепенно превращается в диоксид олова SnО2 вода не действует на олово. Разбавленная соляная и серная кислота действуют очень медленно. Концентрированные эти кислоты, при нагревании растворяют олово.
Sn + 2 НСl = SnСl 2 + Н2#
Sn + 4Н2SО4 = Sn( SО4)2 + 2 SО2# + 4Н2О
Рекомендуемые материалы
Чем концентрированнее азотная кислота, тем интенсивнее идет реакция
4Sn + 10 НNО3 = 4Sn(NО3)2 + NН4NО3 + 3Н2О
Sn + 4 НNО3 = Н2SnО3$ + 4NО2# +Н2О в концентрированной
Концентрированные щелочи реагируют Sn + 2NаОН = Nа2SnО2 +Н2#
Nа2SnО2 станиит натрия. В растворах соли гидратированы (окружены молекулами воды). На воздухе олово покрывается защитной пленкой. Олово образует комплексные соединения Nа2[Sn(ОН)4]
40% олова идет на производство консервных банок. Железо покрывают оловом. Олово образует устойчивые соединения со степенью окисления +2,+4.
SnО (II) –желтый порошок, получается при разложении Sn(ОН)2 –амфотерный гидроксид Sn(ОН)2+ 2NаОН = Nа[Sn(ОН)4]
Диоксид олова встречается в природе. Образуется при сжигании Sn на воздухе.
Оловянная кислота Н2SnО3 нерастворима (белый порошок) взаимодействует со щелочами Н2SnО3 + 2 NаОН +Н2О = Nа2 [Sn(ОН)4]
Хлорид олова растворим SnСl2, гидрид олова SnН4 –бесцветный, очень ядовитый газ.
Свинец. Руда. Из которой получают свинец называется свинцовый блеск.
PbS + 3О2 = 2PbО + 2SО2 –обжиг.
PbО плавят вместе с коксом и получают свинец, который потом очищают.
Свинец – голубовато- белый тяжелый металл. Он мягок и режется ножом.
Свинец широко используется в технике. Наибольшее его количество расходуется на изготовление оболочек кабелей и пластин аккумуляторов. Свинец идет на изготовление боеприпасов и изготовление дроби. Он входит в состав многих сплавов (подшипники, типографский шрифт, припой). Свинец хорошо поглощает g - излучения и используется для защиты от них при работе с радиоактивными веществами.
На воздухе быстро окисляется и покрывается защитной оксидной пленкой, защищающей от дальнейшего окисления. Вода не взаимодействует со свинцом, но в присутствии воздуха разрушает его. 2Pb + О2 + 2Н2О = 2Pb (ОН)2
При соприкосновении с жесткой водой покрывается защитной пленкой нерастворимых солей и не разрушается дальше.
Разбавленная соляная и серная кислоты почти не реагируют со свинцом. С концентрированной серной кислотой, при нагревании получается Pb(НSО4)2.
С разбавленной азотной кислотой реагирует быстрее, чем с концентрированной . взаимодействует со щелочами Pb + 4КОН +Н2О = К4[Pb (ОН)6] + Н2# гидроксоплюмбит калия.Все растворимые соединении свинца ядовиты
Степени окисления характерны +2, +4
PbО =- желтый порошок после прокаливания (500оС) приобретает красновато-желтый цвет и называется глетом.
Гидроксид свинца Pb(ОН)2 амфотерен.
Pb(ОН)2 + 4 NаОН = 2 Nа[Pb (ОН)6]
При сплавлении Pb(ОН)2 с сухими щелочами получаются соли плюмбиты:
Pb(ОН)2 + 2 NаОН = Nа2 PbО2 + 2Н2О
Обратите внимание на лекцию "1 Содержание".
Ацетат свинца применяют при крашении Pb(СН3СОО)2
PbS – черного цвета. Бумажка, смоченная раствором соли свинца быстро темнеет, если в воздухе есть сероводород. Это качественная реакция на соли сероводорода. Соединения свинца (IV) –соли плюмбаты СаО + PbО = Са PbО3 большинство нерастворимы.
Аккумуляторы состоят из решетчатых свинцовых пластин, одни заполнены диоксидом свинца, а другие – металлическим губчатым свинцом. Пластины погружены в раствор 35-40% Н2SО4 . при работе идет разряд: Pb + SО42- ® PbSО4$ + 2е
Металлический свинец окисляется , а диоксид свинца восстанавливается.
PbО2 + SО42 - + 4Н+ ® Pb SО4$+ Н2О
Электроны, отдаваемые атомами свинца передаются по внешней цепи. Pb – анод,, а PbО2-катод. В растворе Н2SО4 происходит перенос ионов. Ионы SО42- - движутся к аноду, Н+ - к катоду.
