Лекция (10) (1106720), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Только Al реагирует с водой2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H25. Реагируют с неметаллами4Al + 3O2 = 2Al2O3ΔfH0298 = -1676 кДж/моль2Tl + S = Tl2S2Tl + 3Cl2 = 2TlCl3Получение AlAl – самый распространенный на Земле металл8.5 массовых процентов в земной коребокситы Al2O3·nH2OОсновные минералы:корунд Al2O3каолинит Al2O3·SiO2·2H2Oкриолит Na3AlF6Основной метод получения:Электролиз Al2O3 в расплаве Na3AlF6Получение AlЭлектролиз Al2O3 в расплаве Na3AlF6с графитовым электродомОсновной катодный процесс: Al3+ + 3e = AlОсновной анодный процесс: 2O2- - 4e + C = CO2Химические реакции:Al2O3= 2Al + 1.5 O2C + O2 = CO2Суммарная: Al2O3 + 1.5C = 2Al + 1.5 CO2C + CO2 = 2CO2Al + AlF3 = 3AlFAlраств.Al + 3NaF = AlF3 + 3Na (Al)Обратная: Al раств.+ CO2 = Al2O3 + CO(1)(2)(3)(4)Применение AlAlфольгасплавымедицина,в бытудюраль,авиаль,силуминавиация,автомобили,космосхимическаяаппаратурапроводакерамикаэлектротехникатигли,огнеупоры,катализПолучение и применение Ga, In, TlGa, In, Tl своих значимых минералов не имеютGa, In – из отходов производства Al или ZnTl – сопутствует свинцу в сульфидных рудахGa, In, Tl получают электролизом водных растворов солей,очищают переплавкой в инертной атмосфереGa, In применяют:1.
В качестве жидкой эвтектики или в составелегкоплавких сплавов2. В полупроводниковой технике в виде GaN, GaP,GaAs, InP, InAsTl практически не применяется ввиду высокойтоксичностиСоединения Al, Ga, In, Tl с водородом1. ПолучениеEt2O4LiH + AlCl3Li[AlH4] + 3LiCl2Li[AlH4] + H2SO4 = 2AlH3 + 2H2 + Li2SO4полимер2. Гидриды In, Tl неустойчивыNH3AlH3ClNH 4Li[AlH4]Li[AlH(OR)3]C2H2OH2ROHLi[Al(NH2)4]NH3MClMHAl(OH)3Li[AlH(CH=CH2)3]Тригалогениды Al, Ga, In, TlAlF3т.пл. 1290оСк.ч.
= 6AlCl3т.пл. 193оСк.ч. = 6AlBr3т.пл. 98оСк.ч. = 4AlI3т.пл. 190оСк.ч. = 4GaF3т.пл. 1015оСк.ч. = 6GaCl3т.пл. 78оСк.ч. = 4GaBr3т.пл. 122оСк.ч. = 4GaI3т.пл. 215оСк.ч. = 4InF3т.пл. 1170оСк.ч. = 6InCl3т.разл. 586оСк.ч. = 6InBr3т.разл. 420оСк.ч. = 6InI3т.разл. 207оСк.ч. = 4TlF3т.пл. 550оСк.ч. = 6TlCl3т.разл. 153оСк.ч. = 6TlBr3—к.ч. = 6TlI3—Tl(I3)Тригалогениды Al, Ga, In, TlAlF3т.пл. 1290оСк.ч. = 6AlCl3т.пл. 193оСк.ч.
= 6AlBr3т.пл. 98оСк.ч. = 4AlI3т.пл. 190оСк.ч. = 4GaF3т.пл. 1015оСк.ч. = 6GaCl3т.пл. 78оСк.ч. = 4GaBr3т.пл. 122оСк.ч. = 4GaI3т.пл. 215оСк.ч. = 4InF3т.пл. 1170оСк.ч. = 6InCl3InBr3 Al2Cl6 InI3т.разл. 586оAlFС т.разл. 420оС т.разл.
207оС3к.ч. = 6к.ч. = 6к.ч. = 4TlF3т.пл. 550оСк.ч. = 6TlCl3т.разл. 153оСк.ч. = 6TlBr3—к.ч. = 6TlI3—Tl(I3)Получение и свойства МХ31. Все МХ3 (кроме TlCl3, TlBr3, TlI3) синтезируют прямымвзаимодействием или галогенированием оксидов2In + 3Cl2 = 2InCl3400 oCAl2O3 + 3C + 3Cl2 = 2AlCl3 + 3CO600 oC2. Получение TlCl3, TlI3TlCl + 2NOCl = TlCl3 + 2NOTlNO3 + I2 + HI = Tl(I3) + HNO33. Все МХ3 (кроме MF3) растворимы в полярныхрастворителяхПолучение и свойства МХ34.
MX3 не гидролизуются нацело, образуют гидраты,комплексыAlCl3 + 6H2O = AlCl3·6H2O ⇔ [Al(H2O)6]3+ + 3Cl–K3[InCl6] ⇔ 3K+ + [InCl6]3–AlCl3 + Cl– THFAlCl4–5. TlX3 – сильные окислители2TlCl3 + 3Na2S = Tl2S + 2S + 6NaClTlCl3 + 2FeCl2 = 2FeCl3 + TlClOTHFПолучение и свойства МХ36. TlX3 легко разлагаются при нагреванииTlCl3 = TlCl + Cl2153 oC2TlBr3 = Tl2Br4 + Br2∼40 oC7. Комплексы Ga, In, Tl разлагаются при нагревании(NH4)3InF6toInN + 2NH3 + 6HF(NH4)3GaF6toGaF3 + 3NH4F(NH4)3InCl6to(NH4)2InCl5 + NH4ClInCl52–Низшие галогениды Ga, In, Tl1.
Известны все MX (кроме GaF, InF)2. Только TlF хорошо растворим в воде3. GaX, InX диспропорционируют при нагревании3GaItoGaI3 + 2Ga4. TlX, InI не гидролизуются3InCl + H2O = 2In + In(OH)Cl2 + HCl5. Известны М2Х4 ≡ MI[MIIIX4]TlFт.пл. 322 0Ст.кип. 826 0Сстр. NaClTlClт.пл.
430 0Ст.кип. 720 0Сстр. CsClTlBrт.пл. 460 0Ст.кип. 815 0Сстр. CsCl[InI7] в InITlIразл. тв.–стр. CsClОксиды Al, Ga, In, TlЦветТ.пл., оСК.ч.ΔfG0298кДж/мольAl2O3белый20456Ga2O3белый17956-1570-996In2O3желтый19006Tl2O3коричневый716 (р)6-837-3181. Al2O3, Ga2O3 имеют 2 модификации2. In2O3 имеет собственный структурный тип3. Tl2O3 разлагается при нагреванииTl2O3toTl2O + O2Оксиды Al, Ga, In, Tl4.
Оксиды и гидроксиды алюминияγ-Al2O3toα-Al2O32AlO(OH) = γ-Al2O3 + H2Oα-Al2O3 + H2SO4 ≠α-AlO(OH) диаспорγ-AlO(OH) бёмитα-Al2O3 – корунд, d=4.0 г/см3400 oCα-Al2O3 + KOH ≠α-Al(OH)3 гидрогиллитγ-Al(OH)3 гиббсит5. Al2O3 образует сложные оксиды:BeAl2O4 – хризоберилл,MgAl2O4 – шпинельd=3.5 г/см3MgAl2O4Оксиды Al, Ga, In, Tl6. Амфотерность Al(OH)32AlCl3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Al(OH)3 + 3CO2 + 6NaClAlCl3 + 3NH3 + 3H2O = Al(OH)3 + 3NH4Cl2Al(OH)3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 6H2OAl(OH)3 + 3KOH + 2H2O = K[Al(OH)4(H2O)2]γ-Al2O3 + 2KOH + 7H2O = 2K[Al(OH)4(H2O)2]7. Гидроксиды Ga аналогичны по строению и свойствамгидроксидам AlGa(OH)3:pKa1 = 6.8 pKb1 = 6.9“идеальная” амфотерностьОксиды Al, Ga, In, Tl8.
In(OH)3 – более сильное основание, чем Al(OH)3, Ga(OH)32GaCl3 + 3Na2S + 6H2O = 2Ga(OH)3↓ + 6NaCl + 3H2S2InCl3 + 3Na2S = In2S3↓ + 6NaCl9. Tl(OH)3 крайне неустойчив2Tl(NO3)3 + 6KOH = Tl2O3 + 6KNO3 + 3H2O10. Только Tl2O3 – сильный окислительTl2O3 + 6HCl = 2TlCl↓ + 2Cl2 + 3H2O11. Соединения Tl(III) – сильные окислители в раствореTl(NO3)3 + K2SO3 + H2O = TlNO3 + K2SO4 + 2HNO3Сравнение кислот/гидроксидов В, Al, Ga, In, TlH3BO3Al(OH)3Ga(OH)3In(OH)3Tl(OH)3Увеличение силы основанийУсиление окислительной способностиНемонотонность свойствкак следствие особенностей электронной конфигурацииАквакомплексы AlAl(H2O)63+ ⇔ [Al(H2O)5(OH)]2+ + H+гидролиз[Al(H2O)5(OH)]2+ ⇔ [(H2O)4Al(OH)2Al(H2O)4]4+димеризацияТакже известны [Al3(OH)6]3+, [Al6(OH)15]3+, [Al8(OH)22]2+,[Al13(OH)32]7+, [Al13(OH)35]4+, [Al13O4(OH)24(H2O)12]7+K2SO4 + Al2(SO4)3 + 24H2O = 2KAl(SO4)2·12H2O[Al13O4(OH)24(H2O)12]7+квасцыK(H2O)6Al(H2O)6SO4KAl(SO4)2·12H2OДиагональное сходствоОсновная причина:сходство Z/RBe ↔ Al:1.
Пассивируются в HNO3 (конц)2. Растворяются в щелочах, выделяя H23. Образуют амфотерные гидроксиды4. Образуют прочные комплексы с F, O5. Образуют летучие оксо-комплексыСоединения Tl(I)1. Оксид и гидроксид Tl(I) устойчивыTl2O3 = Tl2O + O2(to)Tl2O + H2O = 2TlOHчерный, т.пл. 300 оСжелтыйTl2SO4 + Ba(OH)2 = 2TlOH + BaSO4↓2. TlOH – сильное основаниеTlOH + CO2 = TlHCO3TlOH + HI = TlI↓ + H2OTlNO3 + Na2S = Tl2S↓ + NaNO33.
Tl(I) не образует устойчивых комплексовTlP5TlCl + NH3·H2O ≠4. Tl(I) окисляется в щелочной среде2TlNO3 + 6KOH + 2Cl2 = Tl2O3 + 4KCl + 2KNO3 + 3H2OСтабилизация In(I)In(OSO2CF3) ⋅ [18]crown-6{In ⋅ 2[15]crown-5}+Полупроводниковые соединения AIIIBVAlNвюртцит5.9 эВAlPсфалерит2.4 эВAlAsсфалерит2.1 эВAlSbсфалерит1.5 эВGaNвюртцит3.5 эВGaPсфалерит2.2 эВGaAsсфалерит1.4 эВGaSbсфалерит0.4 эВInNвюртцит2.1 эВInPсфалерит1.4 эВInAsсфалерит0.4 эВInSbсфалерит0.2 эВОбщие закономерности1. В группе усиливается «металлический» характер элементов.Все элементы, кроме бора – металлы. Химия борасущественно отличается от химии остальных элементовгруппы.2. Бор образует большое число полиморфных модификаций.3.
Для всех элементов не характерно образование кратныхсвязей. Бор образует электрон-дефицитные производные.4. Вниз по группе уменьшается кислотность оксидов. Только боробразует кислородные кислоты. В ряду Al – Ga – In – Tlуменьшается устойчивость оксоанионов, увеличиваетсяустойчивость катионов.5. Вниз по группе увеличивается ионность оксидов игалогенидов.
Tl(+1) образует ионные галогениды аналогичнощелочным металлам.6. Только таллий проявляет сильные окислительные свойства ввысшей степени окисления. Для него характерна степеньокисления +1..
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
