Ф. Коттон, Дж. Уилкинсон - Основы неорганической химии (DJVU) (975556), страница 53
Текст из файла (страница 53)
Все гидроксиды Са — Ва растворимы в воде, растворимость повышается с увеличением атомного номера (у Са(ОН) и-2 г.л ', у Ва(ОН) а -60 г/л при -20'С1. Все они сильные основания. Галогениды. Безводные галогениды можно получить дегидратацией (разд. 20.3) гидратированных солей. Галогениды магния и кальция легко погло1цают воду. Их способность образовывать гидраты, как н растворимость в воде, уменьшается при увеличении размеров ионов. Поэтому галогениды стронция, бария и радия обычно безводны.
Это объясняется тем, что энергии гидратации уменьшаются при возрастании размеров Мэь-ионов быстрее, чем энергии решеток. Растворимость фторидов меняется в обратном порядке, т. е. Мя<Са<Ьг<Ва, поскольку размеры иона Р- малы по сравнению с ионами М'+. Энергии кристаллических решеток уменьшаются необычно быстро, так как большие катионы начинают входить в контакт друг с другом, а контакты их с ионами Г- в то же время нарушаются. Все галогениды в основном имеют ионное строение. Флюорит Сарь обладающий высокой оптической дисперсией и прозрачно. стью, применяется для изготовления призм в спектрометрах н окошек кювет, в особенности для водных растворов. Его также используют как стабилизующую решетку, способную захватывать двухзарядные ионы лантаноидов (равд.
26.5). гллвк и 274 Другие соединения. Металлы 11 группы, как и щелочные металлы, реагируют со многими другими элементами. Такие соединения, как фасфиды, силициды или сульфиды, в большинстве своем имеют ионное строение и гидролизуются водой, Карбид кальция, который получают восстановлением СаО углем в электрических печах, имеет строение ацетиленида Саз+С« (см.
равд. 14.2). Обычно его используют для получения ацетйлена. 4$.5. Оксо-сопи, ионы и комплексы Все элементы образуют оксо-соли, причем для магния и кальция они часто гидратированы. Все карбонаты почти нерастворимы в воде, и растворимость понижается с увеличением размеров ионов Мз+. (Карбонат магния МдСОз применяется как препарат для понижения кислотности желудочного сока.) Тот же порядок изменения растворимости наблюдается для сульфатов. Сульфат магния Мп504 7НзО легко растворим в воде (испальзуется в английской, или горькой, соли как мягкое слабительное). Палугидрат сульфата кальция 2Са504 НгО (парижский пластырь) легко поглощает дополнительное количество воды с образованием очень плохо растворимого в воде гипса Са504 2НзО, а сульфаты стронция, бария и радия безводны и иерастворимы.
Сульфат бария непрозрачен для рентгеновских лучей, и его используют как хорошее оттеняющее средство при рентгеновском исследовании желудка («бариевая кашица»). Нятраты стронция, бария и радия также безводны, и два последних можно осадить из холодных водных растворов при добавлении дымящей азотной кислоты. Перхлорат магния используется как осушитель, но лучше избегать его контактов с органическими веществами, так как иногда это приводит к взрывам. Исследование с помощью метода ядерного магнитного резонанса показало, что в водных, ацетонавых и метанольных растворах ион Мй'+ имеет координационное число 6, хотя в аммиаке оно оказалось равным 5.
Ион (Мд(НзО),)з+ не обладает кислотными свойствами, а в отличие от (Ве(НзО)41'+ мажет легко дегидратироваться. В природе он встречается в большом числе кристаллических солей. Только магний и кальций проявляют заметную тенденцию к образованию комплексов и в растворах, за редкими исключениями, они связаны с кислородными лигаидами. Бромид и иодид магния, а также СаС1з растворимы в спиртах и полярных органических растворителях. Можно получить такие аддукты, как МдВг«(ОЕ1«)«и МСВГ«(ТГФ)4 алнмннты пл гнкппьп ве, мн, с», зг. ва я н» В щелочных водных растворах легко образуются хелатные кислородные комплексы, среди которых наиболее важны комплексы с лигандами типа этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА).
Например: Саз+ ф ЭДТАз- = (Са(ЗДТА))аЦиклкческие полиэфнры н соответствующие азотсодержащие соединения (равд. 10.7) образуют прочные комплексы, и соответствующие соли можно выделить. Образование комплексов Сазь с ЭДТА"" н полифосфатами имеет значение не только как способ удаления ионов Са'+ из воды, но также для аналитического количественного определения Са'+ объемным методом.
Как МКз+, так и Саят имеют большое биологическое значение (гл. 31). Тетрапиррольные системы в хлорофилле составляют исключение из правила, согласно которому комплексы магния (н других элементов) с азотсодержащими лигандами являются непрочными. Хоитропьиые вопросы 1. Назовите важнейшие минералы, содержащие элементы ПА группы.
2. Почему эти металлы имеют более высокие температуры плавления, чем щелочные металлы? З..Почему бериллий склонен образовывать ковалентные соединения? 4. Почему линейные молекулы Х вЂ” Ве — Х существуют только в газовой" фазе? 5. Какое из соединений, ВсС!з нли СаС1з, при растворении в воде образует более кислый раствор? б. Нарисуйте строение ВеС1, и СаС!х в твердом состоянии. 7. Как получают магний? 8. Каковы свойства гидроксидов М(ОН)з? 9. Как изменяются растворимости гидроксндов, хлоридов и сульфатов металлов П группы? 10. Что собой представляют н где находятся Доломитавые Альпы, от которых минерал СаСОз МяСОз получил свое название? 11. Какие меры предосторожности нужно соблюдать нри работе с соединениями бернллия и нечему? 12.
Сравните физические свойства бериллия, магния, кальция и стронция. 13, Много ли комплексов образуют катионы щелочноземельных элементов? Какие элементы наиболее способны к этому? Какие комплехсообразующие агенты являются наилучшими? !4. Какие основные типы соединений образуют щелочноземельные элементы? Растворнмы лн они обычна в воде? 1. Бериллий легко образует соединение состава ВечО(СОзСНз)з. Какова вероятная структура этого соединения? 276 ГЛАВА Ы 2. Как должен вести себя магний по отношению к вода, если исходить из значения Е' для него? Обсудите действительное его поведение. 3.
Оксид бария ВаО обычно использовался в старом продессе получения НзОз. Какую роль он играл в зтом процессе? 4. Какова основная причина жесткости воды в известняковых районах? Как действуют агенты, смягчающие воду? Почему столь широко примениются полифосфатные детергеиты? 5. Как можно использовать комплексообразоваиие Саз+ с ЭДТА в качестве основы для аналитического определения кальция? 6.
Объясните, почему ие существует СаС1. 7. Перхлорат магния — прекрасный осушнтель. Почему? 8. Почему обычные координационные числа для Вез+ н Мйг+ равны 4 и 6 соответственно? Глава 11 Руководство к изучению Дополнительная литература 1. Век У. А., ВегуРПшп Нзйбез апд Сошр!ехез, Абч. 1погк. Спею. Пай!осЬеш., 14, 225 (1972). 2. Еоегез! В. А., Т11е Сйеш!з1гу о1 Вегуйгаш, Е!зеч1ег, 1964. 3. Кароог Р. У., Мейго!га ??. С., Сооггкпабоп Сошроппбз о1 А1йаП апб АПгаПпе Еаг!й Е!ешеп!з н!!й Сочв!еп1 Сйагас1еизПсз, Соогб, Спеш. Печ., 14, 1 11974). 42.1.
Введение Руды, в которых содержится бор,— это главным образом бораты Большие залежи буры г)ааВ40г 4НэО имеются в Моджавскою пустыне в Калифорнии, которые и служат основным источников бора в США. Бор не образует катионов„потому что энтальпии ионизации: бора так велики, что эитальпии образования решетки или энтальпии гндратации не могут компенсировать такие затраты энергии Обычно бор образует три ковалентные связи с использованием трех зрз-гибридных орбиталей, лежащих в плоскости под угламж 120' (разд, 3.7). Все соединения ВХа координационно ненасыщены (ср. ВеХз) и ведут себя как сильные кислоты Льюиса (равд. 7.8).. Взаимодействие с нейтральными молекулами или с аниоиами приводит к тетраэдрическим образованиям, таким, как ВРа(ОЕ1з)„ ВР4 или В (РЬ) 4, Химия бора уникальна.
Лишь в очень немногих чертах он сходен с алюминием и другими элементами 111 группы. Он больше похож на кремний и отличается от более металлического алюминия следующими главными свойствами: 1. Оксид ВзОз и гидроксид В(ОН)а обладают кислотными свойствами. А! (ОН)а — основание, хотя и проявляет слабые амфотерные свойства. будучи способным растворяться в сильною щелочи ХаОН. 2.
Бораты и силикаты построены по одному структурному принципу (разд. 5.4) с мостиковыми атомами, что приводит к возникновению сложных цепей, колец или других структур. 3. Галогениды бора и кремния (исключая Врз) легко гидролизуются водой, тогда как галогениды алюминия — твердые вещества, которые гидролизуются водой лишь частично. Все галогеновые соединения являются кислотами Льюиса.
4. Гидриды бора .и кремния — летучие, легко гидролизующиеся и самопроизвольно загораю1циеся вещества, а гидрид алюминия — полимер (А!Нз) . 277 278 ГЛАВА 12 Наиболее поразительная черта химии бора — существование большого числа соединений, содержащих замкнутые полиэдры или открытые образования типа корзин из атомов бора. Часто скелет таких молекул включает кроме бора и другие атомы, например углерод.
Многие из таких соединений с углеродом, которые называются карборанами, образуют комплексы с переходными металлами, в которых карборановые лиганды связаны с атомами металла многоцентровыми связями. 12.2. Выделение элементного бора Бор чрезвычайно трудно получить в чистом виде, поскольку высокая температура плавления (2250'С для р-ромбического бора) сочетается у него с коррозионными свойствами в жидком состоянии. Бор 95 — 98%-ной чистоты можно получить в виде аморфного порошка при восстановлении ВзОз магнием и последующем промывании продукта реакции водной ХаОН, НС! и НГ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
