Курс общей химии. Мингулина, Масленникова, Коровин_1990 -446с (996867), страница 64
Текст из файла (страница 64)
Карбиды — это соединения углерода с металлами, кремнием, бором. Карбиды щелочных, щелочноземельных элементов (ацетилениды) представляют собой солеподобные соединения с ионным типом связи между углеродом и элементом (кратность связи между атомами углерода равна трем). Поэтому при их взаимодействии с водой образуется ацетилен: СаСг+2Н2О=Са(ОН) г+Са1(а К солеподобным также относятся карбиды алюминия н некоторых других активных металлов.
Они также разлагаются водой с образованием углеводородов: АЦС~+12Н~О=4А!(ОН)а+ ЗСН~ При пропусканин ацетилена через растворы, содержащие ионы Сц+, Ай+ Ац+, Нд'+, образуются ацетилениды (СпаСь АдаСа и т. д.), которые при ударе и нагревании разлагаются со взрывом. Карбиды 4(-элементов 1Н вЂ” И! групп и группы железа относятся к металлоподобным соединениям, у которых в узлах кристаллических решеток находятся ионы металла, а в пустотах решеток — атомы углерода. Это соединения переменного состава, характеризующиеся электрической проводимостью, высокими твердостью и температурой плавления.
Например, температура плавления ТаС равна 3900'С; а сплава (Н1С— 20 9а и ТаС вЂ” 80 ~а) — 4400'С. Карбиды обладают химической 258 ! 1Х.д. СВОИСТВА МЕТАЛЛОВ ГЛАВНЫХ ПОДГРУПП 1 И 11 ГРУПП В главных подгруппах 1 и !! групп периодической системы элементов Д. И. Менделеева расположены 3-элементы: (.1 и его электронные аналоги ()э(а, К, (!)э, Сз, г г) - — элементы пз!! Ве и его электронные аналоги (Мд, Са, Ьг, Ва и Ка) — элементы пз'. Элементы подгруппы лития. Литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций — !целочные металлы, так как гидроксиды нат.
рия и калия издавна называют щелочами. Атомы щелочных металлов имеют единственный валентный электрон ( пугЯ ) и поэтому в соединениях с другими элементами щелочные металлы всегда одновалентны, степень их окисления равна + 1. Простые вещества — литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций -- мягкие серебристо-белые металлы (за исключением золотисто-желтого цезия), Франций радноактивен, стабильных изотопов не имеет. Наиболее долгоживущий изотоп э!тгг (Т!и= =20 мин) образуется при облучении урана протонами.
Свойства франция изучены недостаточно, так как заметных количеств этого металла накопить не удается. Ниже приведены некоторые константы, характеризующие физико-химические свойства атомов щелочных металлов и соответствующих простых веществ: !3 !на к рь Сэ Радиус атома, нм Энергия ионн- эанин Э" - Э+, эв Радиус нона, нм . Плотность, г/см' 0,155 0,189 0,236 0,248 0,268 5,39 5,1 4 4,34 4Л8 3 89 0,068 0,098 О,!33 О,!49 О,!65 053 0,97 085 ! 5 19 259 стойкостью. Так, карбиды тантала, ниобия и гафния не реагируют даже с царской водкой.
Карбиды кремния, бора и бернллия представляют собой ковалентные соединения и обладают высокой твердостью, жарои химической стойкостью. Карбиды обычно получают взаимодействием простых веществ нли оксидов с углеродом в вакууме, в инертных или восстановительных средах. Применение карбидов весьма разнообразно.
Они используются в качестве абразивных материалов (В,С), огнеупоров (В4С, ТаС), полупроводниковых материалов (В4С), поглотителей нейтронов в ядерных реакторах (В4С), металлокерамических твердых сплавов (%тС, Т1С, ТаС), как легирующие добавки при получении жаропрочной стали. Карбид кальция применяется для получения ацетилена.
179 0,3 0,2 ОЛ 05 0,0 — 3,05 Температура плавления, 'С Твердость (алмаз = 1О) Стандартный электронный потенпнал Эт/Э, В . 93 03 39 29 — 2,71 — 2,92 — 2,93 — 2,92 Эти константы показывают, что щелочные металлы относятся к числу легких ((.1, (х)а и К легче воды) и очень мягких металлов (режутся ножом). Низкие значения энергии ионизации характеризуют высокую восстановительную активность щелочных металлов. Все они энергично разлагают воду, выделяя водород: 1.~+НзΠ— Ь1ОН+ '/зНз Взаимодействие калия с водой сопровождается самовоспламенением выделяющегося водорода, а рубия и цезия — взрывом. Оксиды и гндроксиды щелочных металлов хорошо растворяются в воде.
Гидроксиды ЭОН в водных растворах ионизированы практически нацело и являются наиболее сильными основаниями — щелочами. Подавляющее большинство солей щелочных металлов хорошо растворимы в воде. Л и т и й взаимодействует с кислородом и азотом при комнатной температуре, образуя оксид (.!зО и нитрид (л!з)х(. При температуре 200'С литий воспламеняется. При нагревании он реагирует с серой, углеродом, водородом и другими неметаллами, а с галогенами соединяется прн обычных условиях.
С металлами литий образует интерметаллические соеднненняа. Литий придает сплавам ряд очень ценных свойств. Например, введение 2% (л в техническую медь заметно увеличивает ее электрическую проводимость, а у сплавов А! с содержанием ! % (.! повышаются коррозионная стойкость и механическая прочность. Важнейшей областью применения лития является атомная энергетика (см.
5 ХН.З). Н а три й при взаимодействии с кислородом образует пероксид МазОз. Оксид )ь)азО получают косвенным путем: МазОз+2ма-2ыазО При сплавлении натрия с серой образуются полисульфиды (!з(азЬз, Маз$з и т, д.). С многими металлами натрий образует интерметаллические соединения ()х)аЬпв, )х(а504, )х(а5пз и т. д.), с некоторыми — твердые растворы, а с калием — эвтектический сплав (24 % Ма н 76 % К) с температурой плавления 12,6'С, который применяют в атомных реакторах как жидкий теплоноситель, так как он обладает высокими теплоемкостью и теплопроводностью.
Калий, р у 6 иди й и цезий самовоспламеняются на * Атомный радиус Ы заметно отличается от атомных радиусов его электронных аналогов, поэтому Ы образует с ними эвтектические сплавы Са зг Ва Ка Радиус атома, нм Энергия ионизация Эа Эт эВ Радиус иона, нм Плотность, г!сма Температура плавления, "С Температура кипения, 'С . Твердость (алмаз = 10) Стандартный электродный потенциал В 0,113 0,160 0,197 0.215 0,221 0,235 11,87 11.03 10,00 10,15 0,104 0,120 0,133 0,144 1,54 2,63 3,76 -б 18,21 0,034 1,85 15,03 0,074 1,74 651 860 770 710 960* 1284 2970 1107 1480 1380 1640 1536 6 2,6 2,2 1,8 2,0 — 1,70 — 2,36 — 2,87 — 2,83 — 2,90 * В справочной литературе приводится и другая т„а радия, а именно -700'С.
261 воздухе, а также в атмосфере фтора и хлора, а взаимодействие нх с жидким бромом сопровождается сильным взрывом. Вследствие высокой активности рубидия и цезия их атомы легко теряют электроны под действием света (фотоэффект), поэтому КЬ и Сз широко применяются для изготовления фото- катодов, используемых в измерительных схемах, устройствах звуковоспроизведення оптических фонограмм, в передающих телевизионных трубках и др.
Элементы подгруппы бериллия. Эти элементы, за исключением бериллия и магния, называют щелочноземельными, так как растворы их гидроксидов обладают свойствами щелочей, а оксиды сходны с А)зО, и оксидами других металлов, в прошлом называемых «землями». Атомы металлов подгруппы Ве имеют во внешнем электронном слое два спаренных л-электрона ю' Щ. При возбуждении атомов один 3-электрон переходит на р-подуровень )каа ир' [,'г 1 (,Ц ~ ~) поэтому металлы главной подгруппы )! группы двухвалентны и степень их окисления в соединениях с другими элементами равна +2.
Бериллий — металл серо-стального цвета, твердый и хрупкий, Магний — белый металл; его матовость объясняется образованием на воздухе оксидной пленки. Он мягче и пластичнее бериллия. Кальций и его аналоги (Бг, Ва и Ка) — серебристо-белые металлы, покрывающиеся на воздухе желтоватой пленкой в результате образования оксидов и нитридов. Ниже приведены некоторые константы, характеризующие физико-химические свойства атомов рассматриваемых элементов и соответствующих простых веществ: Эти константы показывают, что в ряду рассматриваемых элементов, как и в других главных подгруппах, с увеличением порядкового номера 2 энергия ионизацни атомов уменьшается, радиусы атомов и ионов увеличиваются, металлические признаки химических элементов усиливаются.
Наряду с этим зависимость свойств простых веществ (1... 1..., плотность и др.) от 2 имеет более сложный характер. Это связано с тем, что при переходе от магния к кальцию и от стронция к барию происходит изменение структуры кристаллических решеток металлов: Ве и Мд кристаллизуются по типу гексагональной решетки (плотнейшая упаковка), Са и 5г — кубической гранецеитрированной, а Ва— кубической объемно-центрированной. Б е р и л л и й отличается от Мп и остальных металлов своей подгруппы высокими температурами плавления и кипения, значительной твердостью, малой электрической проводимостью и меньшим, чем у остальных металлов этой подгруппы, отрицательным значением стандартного электродного потенциала.
Таким образом металлические свойства у бериллия выражены слабее, чем у магния и дотик э-металлов 11 группы. Этим объясняется и,то, что ион Ве неизвестен ни в растворе, ни в кристаллах. Для бериллия характерны как катионы, так и анионы типа: [Ве(НеО) е)е~, (Ве(ОН) е] ' и т. п. По химическим свойствам бериллий во многом сходен с алюминием (диагональное сходство в периодической системе) и является типичным амфотерным элементом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
