Элементы III – А группы. Бор. Алюминий.
Сравнительная характеристика свойств элементов.
Главную подгруппу третьей группы (подгруппу бора) составляют
элементы бор, алюминий, галлий, индий и таллий.
Некоторые свойства этих элементов приведены в таблице.
Физические свойства.
| Плотность, г/см3 | t°пл.С° | t°кип.С° | φ°Ме3+/ Ме, В | |
| B | 2,34 | 2075 | 3700 | - |
| Al | 2,70 | 660 | 2500 | - 1,700 |
| Ga | 5,90 | 29,8 | 2205 | - 0, 560 |
| In | 7,31 | 156,4 | 2000 | - 0, 338 |
| Tl | 11,85 | 304 | 1475 | + 0, 741 |
Все элементы этой подгруппы относятся к p-элементам. Их атомы на внешнем энергетическом уровне имеют по три электрона, чем объясняется сходство в ряде свойств.
С увеличением порядкового номера элемента радиус атома увеличивается от бора к алюминию и от галлия к таллию. Радиус атома чуть меньше, чем у атома алюминия, что объясняется строением атомов этих элементов:
5B 1s2 │2s2 2p1
13Al 1s22s2 2p6 │3s23p1
31Ga 1s22s2 2p63s2 3p6 │4s2 3d104p1
49In 1s22s2 2p63s2 3p64s2 3d10 4p6 │5s2 4d105p1
81Tl 1s22s2 2p63s2 3p64s2 3d10 4p6 5s2 4d105p6 │6s2 4f14 5d106p1
валентные электроны
Атомы элементов подгруппы бора образуют следующие типы химической связи: ковалентная неполярная (В), металлическая (Al —T1).
Необходимо отметить, что отрицательная степень окисления характерна только для бора. Устойчивая степень окисления для всех элементов, кроме таллия, + 3. Для таллия устойчивая степень окисления +1, 6s электроны гораздо труднее образуют химические связи.
|
|
|
Металлические свойства элементов подгруппы бора выражены значительно слабее, чем у элементов подгруппы бериллия. Так, элемент бор, который в периоде расположен между бериллием и углеродом, относится к элементам-неметаллам. Он имеет наибольшую энергию ионизации атома. Алюминий уже металл, но не типичный. Его гидроксид обладает амфотерными свойствами. У таллия более сильно выражены металлические свойства, а в степени окисления +1 он близок к элементам-металлам подгруппы лития.
Все элементы подгруппы бора образуют оксиды типа Э2O3. Им отвечают гидроксиды состава Э(OH)3 (но для бора H3BO3).
Бор — кислотообразующий элемент. Из металлов главной подгруппы III группы наибольшее значение имеет алюминий.
В природе элементы подгруппы бора встречаются только в виде соединений. Простые вещества этих элементов, кроме бора, будут обладать восстановительными свойствами. Бор может быть как окислителем, так и восстановителем. Соединения таллия в высшей степени окисления +3 — сильные окислители. Соединения бора в степени окисления —3, за счет бора, — только восстановители.
|
|
|
Свойства бора.
→ H 2 не реагирует
(образует бороводороды - бораны в реакции НСl c Mg3B2)
→Cl2 tº В Cl3
→ М g tº Mg3B2 (бориды)
В → → N 2 1100 t ° BN (боразон)
→O2 700 t° B2O3
→ C t ° В4 C 3
→ H 2 O не реагирует
→HNO3 конц . H3BO3 + NO2
→H2SO4 конц . 2H3BO3 + 3SO2
B 2 O 3 → → H 2 O H 3 BO 3(ортоборная кислота)
2 HBO2 (метаборная кислота) B2O3 + H2O
2BN + 3H2O B2O3 + 2NH3
|
|
|
→ 100 t° HBO2 + H2O
B(OH)3 → 2 HBO2 B2O3 + H2O
(или H3BO3) → NaOH Na2 В 4 O7 (тетраборат натрия)
Производные:
1. 2BN + 3H2O = B2O3 + 2NH3 ↑;
tº
2. H3BO3 = HBO2 + H2O;
tº
3. 2HBO2 = B2O3 + H2O;
4. Na2В4O7 + H2 SO4 + 5H2O = Na2 SO4 + 4Н3 ВO3;
Свойства алюминия .
→ H2 не реагирует
→Cl2 AlCl3
→N2 tº AlN
Al → →S t º Al2S3
→O2 Al2O3
→I2 t º kat. H2O Al I3
→C 1200t° С Al4C3
→ H2O Al(OH)3 + H2 ↑(из амальгамы)
→HCl AlCl3 + H2 ↑
|
|
|
→HNO3 разб . Al ( NO3) 3 + NH4NO3 + H2 О
→ HNO 3 конц. не реагирует (пассивируется)
→ H 2 SO 4 конц. не реагирует (пассивируется)
→ NaOH(распл.) t º NaAlO 2 + H 2 ↑
→ NaOH(р-р.) + H 2 O Na [ Al ( OH )4 ] + H 2 ↑
→ Fe 2 O 3 t º (алюмотермия) Fe + Al2O3
→ HCl AlCl3
→ электролиз Al
Al2O3 → → Na2CO3 tº NaAlO2 + CO2 ↑
→NaOH(распл.) tº NaAlO2 + H2 О ↑
→ NaOH(р-р.) + H2O 2 Na[Al(OH)4 ]
→ HCl AlCl3
→ tº Al2O3+ H2 О ↑
Al(OH)3 → → NaOH(р-р. разб..) + H2 О Na[Al(OH)4 ]
→NaOH(распл.) tº NaAlO2
Проверь себя
LiAlH 4
↑+LiH
Al 4 C 3 AlCl 3 AlN
↓ ↑
+NaOH
CH4 Al Al(NO3)3 → Al(OH)3(ТВ)
 |
электролиз расплавa↑↓ +H2SO4(водн.) + NaOH
t º
Al2(SO4)3 → Al2O3 (ТВ.) → Al2(SO4)3
↓ ↑
Al Al (OH) 3 Na[Al (OH)4 ]
ОН- (водн.)
с выделением Н2
спл. NaOH
Al2S3
[Al(OH)4 ]1─(водн.)
Na 3 AlO 3 AlCl 3
Пример: А1 →К[А1(ОН)4] →А1(ОН)3 →А1С13 →А1Н3 →Al;
Решение (г)
1. 2А1 + 2КОН + 10Н2О = 2K[Al(OH)4 (Н2О)2] + ЗН2 ↑;
2. К[А1(ОН)4 (Н2О)2] + НС1 = КС1 + А1(ОН)3 ↧+ 3Н2О;
3. А1(ОН)3 ↧+ ЗНС1 = А1С13 + ЗН2О ;
4. А1С13 + 3LiH = AlH3 + 3LiCl;
tº
5. 2А1Н3 →2Al + ЗН2↑;
Задания для самопроверки.
1. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:
а) А1 →А1С13 →A1(NO3)3 →A1(OH)3 →A12O3 →NaAlO2 ;
б) Al →А1203 →K[Al(OH)4 (Н2О)2] →A1(OH)3 →AlOHSO4 →Al2(SO4)3 ;
в) Al →A14C3 →A1C13 →AIO(OH) →А12(SО4)з →Al(NO3)3 ;
2. Смесь опилок алюминия с магнием обработали раствором щелочи и получили 1,12 л газа (н.у.). При обработке такого же количества исходной смеси опилок соляной кислотой было собрано 5,6 л газа (н.у.). Какова массовая доля магния в смеси?
3. Смесь алюминия с оксидом алюминия подвергли обработке раствором гидроксида калия. При этом было затрачено 7,45 мл 40%-ного раствора (пл.1,41г/мл) гидроксида калия и собрано 672 мл газа (н.у.). Какова массовая доля алюминия в смеси
ТЕМА 4.
Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 491; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!