Студопедия Главная Случайная страница Задать вопрос

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Элементы IIIA-группы





Элементы бор В, алюминий Al, галлий Ga, индий In и таллий Tl составляют IIIA-группу периодической системы Д.И. Менделеева. Строение валентного электронного уровня у атомов этих элементов одинаково – ns2np1, поэтому для них характерна степень окисления в соединениях +3. По химическим свойствам бор – неметалл; алюминий, галлий и индий – амфотерные элементы, причем при переходе от Al к In металлические свойства усиливаются; таллий является типичным металлом (при этом для него более устойчиво состояние Tl+1, чем Tl+3).

Наличие в атомах элементов IIIA-группы вакантных p-орбиталей и (кроме бора) d-орбиталей обусловливает акцепторную способность их соединений по отношению к различным ионам. Эта способность наиболее сильно выражена у бора и алюминия. Так, молекула трифторида бора BF3 (sp2-гибридизация, треугольная форма) легко присоединяет фторид-ион с образованием тетрафтороборат-иона [BF4] (sp3-гибридизация, тетраэдрическая форма), геометрическая симметрия которого выше, чем у BF3. Аналогичным образом фторид алюминия AlF3 (sp2-гибридизация, треугольная форма) переходит в гексафтороалюминат-ион [AlF6]3– (sp3d2-гибридизация, октаэдрическая форма).

Бор окисляется азотной кислотой в растворе до Н3ВО3 и кислородом при сплавлении со щелочами с образованием метабората МIВО2.

Алюминий, будучи амфотерным элементом, взаимодействует с кислотами-неокислителями (HCl, HBr, HI и т.п.), а также с водой в щелочной среде с образованием солей. В первом случае алюминий входит в состав аквакатиона [Al(H2O)6]3+, во втором – в состав аниона [Al(OH)6]3–. На холоде алюминий пассивируется концентрированными серной и азотной кислотами. Бор и алюминий реагируют с кислородом, галогенами, серой, азотом и др., при этом образуются оксиды В2О3 и Al2O3, галогениды BГ3 и AlГ3, сульфиды B2S3 и Al2S3, нитриды BN и AlN и т.д.

Бор получают в промышленности магнийтермическим методом из В2О3 либо термическим разложением диборана B2H6. Получение алюминия ведут электролизом расплава Al2O3 в Na3[AlF6], при этом на катоде выделяется алюминий, а на аноде – кислород.

Оксиды элементов IIIA-группы при сплавлении со щелочами образуют соли – бораты, алюминаты, галлаты и т.д. При обработке оксидов кислотами алюминий, галлий, индий и таллий переходят в раствор в виде катионов. Оксид и гидроксид бора – кислотные; оксиды и гидроксиды алюминия, галлия и индия амфотерны; Tl2O и TlOH проявляют основные свойства.

Галогениды бора являются типичными ковалентными соединениями; их гидролиз необратим. Галогениды алюминия в газообразном состоянии существуют в виде димеров Al2Г6 с двумя мостиковыми атомами галогена, причем каждый атом алюминия находится в тетраэдрическом окружении (sp3-гибридизация).

Из солей, содержащих бор, наиболее распространенной является тетраборат натрия Na2B4O7. Он образуется при растворении в горячей воде метабората натрия NaBO2 или при нейтрализации очень слабой борной кислоты H3BO3. Наоборот, при подкислении раствора тетрабората натрия выделяется борная кислота. Водный раствор тетрабората натрия вследствие гидролиза имеет щелочную среду.

Катионы алюминия, галлия и индия в водном растворе гидролизуются (среда кислая). Самыми известными солями этих элементов являются двойные соли (квасцы), отвечающие составу [MI(H2O)6][MIII(H2O)6](SO4)2, где MI – Na, K, Rb, Cs, Tl, NH4; MIII – Al, Ga, In, Cr, Fe и т.п.

Сульфид алюминия Al2S3 в растворе полностью гидролизуется, поэтому в водной среде при взаимодействии солей алюминия и сульфидов металлов выпадает осадок гидроксида алюминия и выделяется сероводород.

Химия бора во многом напоминает химию кремния (диагональная периодичность). Бор и кремний близки по электроотрицательности, их гидроксиды являются слабыми кислотами, оксиды имеют высокие температуры плавления и термически весьма устойчивы. Поведение галогенидов бора и кремния, а также водородных соединений этих элементов также обладает большим сходством.

 






Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 376. Нарушение авторских прав

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.02 сек.) русская версия | украинская версия