2014-02-09
888
Р-ЭЛЕМЕНТЫ IV ГРУППЫ
Индий. Галлий. Таллий
Высокая теплота образования оксида алюминия применяется на практике для сварки железных изделий по реакции
2А1 + Fе2О3= А12О3, + 2Fе, ΔН0298 = -841,7 кДж
.
Данного количества теплоты достаточно для плавления не только образовавшегося железа, но и поверхностного слоя железных изделий, находящихся в контакте.
В виде чистого металла благодаря легкости и относительно высокой электропроводности применяется для изготовления проводов.
Сплавы на основе алюминия по широте применения занимают второе место после стали и чугуна. Данные сплавы (дуралюмины) характеризуются легкостью, прочностью, коррозионной стойкостью, простотой получения и обработки и относительной дешевизной.
Из соединений алюминия следует отметить:
сульфат алюминия Аl2(SО4)3 применяется для очистки воды,
алюмокалиевые квасцы К[А1 (SО4)2]· 12Н2О применяются для дубления кож и в красильном деле.
Индий, галлий и таллий в свободном состоянии представляют собой серебристо-белые металлы с низкими температурами плавления, устойчивые к окислению кислородом воздуха. Воду они не разлагают. По химическим свойствам галлий и индий близки к алюминию.
Галлий применяется в высокотемпературных термометрах благодаря большому температурному диапазону жидкого состояния (от 29,8 до 2205 0С) и в славах с золотом в ювелирном и зубоврачебном деле.
Индий применяется вместо серебра для покрытия рефлекторов, для покрытия вкладышей подшипников и в легкоплавких предохранителях.
Таллий находит небольшое по объёму, но разнообразное применение. Он компонент многих свинцовых сплавов.
В главную подгруппу IV группы входят: углерод (С), кремний (Si), германий (Gе), олово (Sn) и свинец (Рb).
Электронная формула валентной зоны данных элементов имеет вид – ns2nр2, а при переходе одного электрона с s на р-подуровень (возбуждённое состояние) – ns1nр3. Таким образом, элементы рассматриваемой подгруппы могут проявлять валентности 2 и 4.
При переходе от углерода к свинцу радиусы атомов увеличиваются, что приводит к усиливаются металлические свойства, которые проявляются уже у германия. Углерод и кремний являются неметаллами, а олово и свинец – типичные металлы.
На примере р-элементов хорошо просматриваются общие закономерности изменения кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств элементов в периодической таблице. Сравнительный анализ данных свойств приведен в таблицах 1 и 2.
Таблица 1. Формулы оксидов и гидроксидов р-элементов IV группы
| Оксиды | Гидроксиды | ||||
| II | IV | II | IV | ||
| кислота | основание | кислота | основание | ||
| СО | СО2 | нет | нет | Н2СО3 | нет |
| SiО | SiО2 | нет | нет | Н2SiО3 | нет |
| GеО | GеО2 | Н2GеО2 | Gе(ОН)2 | Н2GеО3 | Gе(ОН)4 |
| SnО | SnО2 | Н2SnО2 | Sn(ОН)2 | Н2SnО3 | Sn(ОН)4 |
| РbО | РbО2 | Н2РbО2 | Рb(ОН)2 | Н2РbО3 | Рb(ОН)4 |
Таблица 2. Формулы солей р-элементов IV группы
| II | IV | ||
| нет | нет | К 2СО3 | нет |
| нет | нет | К 2SiО3 | нет |
| К2GеО2 | GеSО4 | К 2GеО3 | Gе(SО4)2 |
| К 2SnО2 | Sn SО4 | К 2SnО3 | Sn(SО4)2 |
| К2РbО2 плюмбит калия | Рb SО4 сульфат свинца(II) | К 2РbО3 плюмбат калия | Рb(SО4)2 сульфат свинца(IV) |
Из таблиц видно, что данные элементы являются аналогами и соответственно образуют основные классы неорганических соединений (оксиды, кислоты, основания и соли) одинакового состава. Можно также отметить, что в периоде основные свойства ослабевают а кислотные нарастают. Следует отметить, что самыми сильными окислительными свойствами обладают соединения Рb(IV), что находит применение в свинцовом аккумуляторе.
