Химия элементов. Лекция 1



жүктеу/скачать 3,71 Mb.
Дата27.04.2022
өлшемі3,71 Mb.
#140949
Байланысты:
Тема 6

Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым Министрлігі Е.А. Бөкетов атындағы Қарағанды Мемлекеттік университеті

  • Тақырып: III топ элементтері

Жоспар

  • 1. Жалпы сипаттама.
  • 2. Табиғатта таралуы. Алынуы.
  • 3. Физикалық қасиеттері.
  • 4. Химиялық қасиеттері.
  • 5. Оттекті қосылыстары.

IIIА-топ элементтері

  • Жалпы электрондық формуласы:
  • […] ns 2 (n –1)d 10 np 1
  • ТД: 0, +I, +III
  • (TlIII – күшті тотықтырғыш)
  • ns 2
  • np 1
  • nd 0
  • Валенттік күйлері: B 3, 4; Al, Ga, In, Tl 3  6

IIIA-топ элементтері

  • Элемент
  • B
  • Al
  • Ga
  • In
  • Tl
  • z
  • 5
  • 13
  • 31
  • 49
  • 81
  • Ar
  • 10,811
  • 26,98
  • 69,72
  • 114,82
  • 204,38
  • 2,01
  • 1,47
  • 1,82
  • 1,49
  • 1,44
  • Бейметалл
  • Амфотерлі элементтер

IIIA-топ элементтері

  • B
  • Al
  • Ga
  • In
  • Tl
  • Бейметалл
  • Амфотерлі элементтер
  • Металдық қасиет
  • +III тұрақтылығы
  • ЭIII–X (для X – Cl,O) байланыс энергиясы
  • +I ТД тұрақтылығы
  • Tl2O, TlOH, TlCl ...
  • TlIII – тотықтырғыш қасиет
  • Э2O3, Э(OH)3, ЭХ3 …
  • Э2O3, Э(OH)3, ЭХ3 …

B Al Ga In Tl

  • BF3 + F– = [BF4]
  • (sp2) (sp3)
  • AlF3 + 3F– = [AlF6]3
  • (sp2) (sp3d 2)
  • 2AlCl3(т) = [Al2Cl6](г)
  • (sp2) (sp3)
  • Акцепторлық қабілет
  • t°
  • Al
  • Cl
  • Cl
  • Cl :
  • Al
  • Cl
  • Cl
  • : Cl
  • КС (AlIII) 4 (валенттілігі)
  • AlCl3·6H2O

Оттекті қосылыстары

  • Э2O3(қ) + 2NaOH (қ) = 2NaЭO2(қ) + H2O(г) (Э = B  Tl, балқу)
  • Э2O3(қ) + 6H3O+(ер-ді) = 2Э3+(ер) + 9H2O (Э = Al  Tl)
  • Э2О3
  • B Al Ga In Tl
  • амфотерлі
  • қышқылдық
  • Қышқылдығы артады
  • Tl2O – негіздік оксид, TlOH – күшті негіз

Оттекті қосылыстар

  • Э(OH)3
  • B Al Ga In Tl
  • B(OH)3 қышқыл
  • Амфотерлі гидроксидтер
  • + қышқыл
  • + сілті
  • катион
  • анион
  • [Э(H2O)6]3+ (КС 6)
  • Вид анионов [ЭХ4]– (Кс 4) [ЭХ6]3– (Кс 6)

Сутектік қосылыстар

  • (Э+IIIН3–I)n (Al, Ga)
  • (Э+IН–I)n (In, Tl)
  • BH3
  • болмайды
  • B2H6 – диборан
  • Полимерлі гидридтер
  • диборан
  • декаборан
  • додекаборан

Гидридті комплекстер

  • Na[BH4] – натрий тетрагидридобораты
  • Li[AlH4] – литий тетрагидридоалюминаты Тотықсыздандырғыш қасиеттер
  • [AlH4] + 4H2O = [Al(OH)4] + 4H2
  • Li[AlH4] + RCHO = RCH2OH + LiOH + Al(OH)3
  • ЭН3 + H– = [ЭH4]
  • B Al Ga In Tl
  • Комплекс тұрақтылығы

Жай заттардың физикалық қасиеттері

  •  
  • B
  • Al
  • Ga
  • In
  • Tl
  • Тбалқу, С
  • 2075
  • 660,4
  • 29,8
  • 156,6
  • 303,6
  • Тқайнау, С
  • 3700
  • 2500
  • 2403
  • 2024
  • 1457
  • , г/см3
  • 2,34
  • 2,70
  • 5,90 (т)
  • 7,30
  • 11,84
  • Бор
  • Алюминий
  • Таллий
  • Индий
  • Галлий

Активность простых веществ

  •  
  • B
  • Al
  • Ga
  • In
  • Tl
  • , В
  • для Э3+ / Э
  • –
  • –1,66
  • –0,53
  • –0,34
  • –
  • , В
  • для Э+ / Э
  • –
  • –
  • –
  • –
  • –0,336
  • Для Tl3+ / Tl   = +1,25 В (Tl3+ – сильн. окислитель)

Жай заттардың химиялық қасиеттері

  • B + 3HNO3 = B(OH)3 + 3NO2
  • 4B + 4NaOH(қ) + 3 O2 = 4NaBO2 + 2H2O
  • (балқыту)
  • 2Ga + 6H3O+ + 6H2O =
  • = 2[Ga(H2O)6]3+ + 3H2
  • 2Ga + 2OH + 6H2O =
  • = 2[Ga(OH)4] + 3H2

Жай заттар

  • Г2
  • ЭГ3 (Al2Cl6)
  • O2
  • Э2О3 (Tl2O)
  • Э2S3 (Tl2S)
  • H3O+
  • S
  • Э3+ + H2 [Al(H2O)6]3+ (Al  In)
  • [Э(OH)4]– + H2 [Al(H2O)2(OH)4]– (Al  In)
  • ЭIIIA
  • OH–(р)

Табиғатта таралуы. Минералдар

  • 3. Al 7,57 % масс.
  • 37. B 2·10–3 %. масс.
  • 38. Ga
  • 65. Tl
  • 68. In
  • Al: боксит AlO(OH)
  • каолин Al4(Si4O10)(OH)8
  • корунд Al2O3 (рубин и сапфир)
  • криолит Na3[AlF6]
  • алунит (K,Na)Al3(SO4)2(OH)6
  • ортоклаз K(AlSi3O8)
  • нефелин K,Na(AlSiO4)
  • Сирек шашыраңқы элементтер
  • Алунит
  • Боксит
  • Каолин
  • Нефелин
  • Криолит
  • B: бура Na2B4O7 . 10H2O
  • кернит Na2B4O7 . 4H2O
  • борацит Mg3(B7O13)Cl
  • сассолин B(OH)3
  • сапфир рубин
  • Корунд
  • Бура (тинкал)
  • Кернит
  • Сассолин

Бор ерекшеліктері

  • B аморф.
  • Алынуы:
  • B2O3 + 3Mg =
  • = 2B(қ) + 3MgO(қ)
  • B2H6 = 2B(қ) + 3H2(г)
  • 2BI3 = 2B(қ) + 3 I2(г)
  • t°
  • t°
  • t°
  • B12 крист.

Бордың оттекті қосылыстары

  • B2O3 – қышқылдық оксид
  • B2O3 + 3H2O = 2B(OH)3
  • Бор гидроксиді B(OH)3 (бор қышқылы)
  • Еру және гидратация:
  • B(OH)3(қ) + H2O = [B(H2O)(OH)3](ерітінді)
  • Протолиз
  • [B(H2O)(OH)3] + H2O  [B(OH)4] + H3O+; KK = 5,75 · 10–10

B(OH)3 және [B(H2O)(OH)3] құрылысы

  • t° t° t°
  • B(OH)3  (HBO2)3  (HBO2)n  B2O3
  • –H2O –H2O –H2O
  • B
  • OH
  • HO
  • OH
  • sp2-гибр.
  • sp3-гибр.
  • OH
  • HO
  • B
  • OH
  • : OH2

(HBO2)3 және (HBO2)n құрылысы

  • B
  • OH
  • O :
  • : O
  • B
  • OH
  • B
  • HO
  • O
  • ..
  • B
  • HO
  • : O
  • B
  • HO
  • : O
  • B
  • HO
  • : O
  • Триметабор қышқылы
  • Полиметабор қышқылы

Na2B4O7·10H2O (бура) натрий тетрабораты

  • Na2B4O7 + 2H2O = 2Na+ + [B4O72– · 2H2O] (диссоциация және гидратация)
  • [B4O5(OH)4] 2
  • B
  • B
  • B
  • B
  • O
  • O
  • O
  • O
  • O
  • OH
  • OH
  • OH
  • HO
  • B
  • sp2
  • B
  • sp3

Натрий тетраборатының гидролизі

  • [B4O5(OH)4] 2 + 2H2O  4B(OH)3 ·H2O + 2OH–
  • pH > 7
  • B(OH)3
  • H2B4O7
  • HBO2
  • Na3BO3
  • Na2B4O7
  • NaBO2 (t)
  • Na[B(OH)4]
  • +HCl
  • +NaOH

B(OH)3 алынуы

  • BCl3 + 3H2O = B(OH)3  + 3HCl (лаб.)
  • Na2B4O7 + H2SO4 + 5H2O =
  • = 4B(OH)3 + Na2SO4 (лаб., өндірісте)

Бор қосылыстарын анықтау

  • Na2B4O7 + 12C2H5OH + 2H2SO4 =
  • = 4B(OC2H5)3 + 7H2O + 2NaHSO4
  • 2B(OC2H5)3 + 18 O2 = B2O3 + 15H2O + 12CO2
  • Борэтил эфирдың алынуы және жануы.

Алюминий

  • Г2
  • Al2Г6
  • O2
  • Al2О3
  • Al2S3
  • H3O+
  • S
  • Al3+ + H2
  • [Al(OH)4]– + H2
  • OH–(р)
  • N2
  • AlN
  • H2O
  • Al(OH)3 + H2
  • Al

Амальгамирленген алюминийді тотығуы

  • Hg(NO3)2 ерітіндісіне батырылған алюминий қасығы алюминий мен сынап балқымасы – амальгамамен қабықтанады.
  • Алюминий қорғаушы оксидті қабықшасын жоғалтып, тотығады, Al(OH)3 –ке айналады.
  • Термиттік дәнекерлеу
  • ұшақтар
  • Алюминий тұрмыста

2Al + 6H3O+ + 6H2O = 2[Al(H2O)6]3+ + 3H2

  • 2Al + 6H3O+ + 6H2O = 2[Al(H2O)6]3+ + 3H2
  •  Al3+/Al = –1,70 B
  • 2Al + 2OH + 6H2O = 2[Al(OH)4] + 3H2
  •  [Al(OH)4]–/Al = –2,34 B
  • 2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2
  •  Al(OH)3 /Al = –1,54 B
  • Сілтілік ортада тотықсыздандырғыштық қасиеттері басым:
  • 8Al + 30 HNO3(өте сұйыт) =
  • = 8Al(NO3)3 + 3NH4NO3 + 9H2O
  • 8Al + 18H2O + 5KOH + 3KNO3 =
  • = 8K[Al(OH)4] + 3NH3

Al2O3 и Al(OH)3

  • +t; –H2O
  • +t; –H2O
  • Al3+ + 3 NH3·H2O
  • Al2O3
  • Al(OH)3 – амфолит:
  • Al(OH)3(т) + 3H2O  [Al(H2O)3(OH)3](р)
  • [Al(H2O)3(OH)3] + H2O 
  •  [Al(H2O)2(OH)4]– + H3O+; Kк = 3,2·10–8
  • [Al(H2O)3(OH)3] + H2O 
  •  [Al(H2O)4(OH)2]+ + OH–; Kо = 7,4·10–9
  • 20 °C
  • 80 °C
  • Al(OH)3 аморфный
  • AlO(OH) кристал.

Қорытынды

  • 1. Топ бойынша элементтердің «металдық» қасиеттері артады.
  • Бордан басқа элементтер - металдар. Бор химиясы топтың басқа элементтерінің химиясынан ерекшеленеді.
  • 2. Борға полиморфты модификациялар тән.
  • 3. Топта жоғарыдан төмен оксидтердің қышқылдығы төмендейді. Тек бор қышқылдық оксидтер түзеді. Ал Al – Ga – In – Tl қатарында оксоаниондардың тұрақтылығы кеміп, катиондар тұрақтылығы артады.
  • 5. Топта жоғарыдан төмен оксидтер мен галогенидтердің иондығы артады. Tl(+1) сілтілік металдар сияқты ионды галогенидтер түзеді.
  • 6. Тек таллий жоғары тотығу дәрежесінде күшті тотықтырғыш. Оған тән ТД +1.

Тест сұрақтары

  • 1. Қай элементпен бериллий ұқсастық көрсетеді:
  • A) литий B) натрий C) магний D) алюминий E) бор
  • 2. Жай шыны құрамы:
  • A) натрий ж/е кремний оксидтері B) натрий, кальций, кремний оксидтері
  • C) калий, кальций, кремний оксидтері D) натрий, кальций, кремний, бор, алюминий оксидтері E) кальций және калий оксидтері
  • 3. IIIА-тобының қай элементі типтік бейметалл?
  • A) бор B) алюминий C) галлий D) индий E) таллий
  • 4. IIIА-топтың қай элементінің қосылыстары электрондефицитты?
  • A) бор B) алюминий C) галлий D) индий E) таллий

жүктеу/скачать 3,71 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:



©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз
    Басты бет